液压与气动

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机载液压系统寿命预测与估计

王少萍

液压与气动. 2017, 0(5): 1-7. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.001

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寿命预测和估计是机载液压系统健康管理的核心难点。综述了机载系统寿命预测与估计常用方法,针对长寿命机载系统不可能在出厂前给出准确寿命,提出动态数据更新的粒子滤波寿命估计方法。建立机载液压系统多场耦合作用下性能退化规律,将研制寿命试验的累积损伤表征在退化状态内部,实际飞行数据通过贝叶斯滤波动态更新到寿命估计模型中,考虑余度液压系统多退化状态增广,给出动态机载液压系统寿命预测与估计方法,实现机载液压系统高精度寿命估计。

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双喷嘴挡板伺服阀弹簧管刚度对伺服系统的影响分析

徐兵, 鲍静涵, 毛泽兵, 陆振宇, 张军辉

液压与气动. 2017, 0(5): 8-12. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.002

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对双喷嘴挡板伺服阀进行全面建模,分别从力矩马达、衔铁挡板组件、滑阀3个部件进行数学建模。力矩马达数学建模考虑了永磁体漏磁、导磁元件磁阻、永磁体磁阻及工作气隙因素;衔铁挡板组件模型考虑了其平动和转动两个自由度;而滑阀的数学建模采用常规建模方式。同时引入其他模型与所建立的模型通过AMESim仿真进行对比分析,并且逐步分析了弹簧管刚度对位置伺服系统和变幅伺服系统的影响。

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基于VMD消噪处理的滚动轴承早期故障识别

姜万录, 王振威, 朱勇, 董克岩, 张生

液压与气动. 2017, 0(5): 13-20. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.003

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提出了一种基于变分模态分解(VMD)消噪和核模糊C均值(KFCM)聚类相结合的滚动轴承早期故障识别方法。首先提出一种通过综合运用泄漏能量和互相关系数函数确定VMD预设尺度数K的新方法,弥补了VMD方法通常按经验选取预设尺度数方法的不足;然后对振动信号进行VMD分解得到K个限带的内禀模态函数(BIMF)分量,利用归一化的自相关系数函数能量集中比大于0.9的原则确定含有噪声的BIMF分量,并剔除这些含噪BIMF分量,再将剩余的BIMF分量叠加进行信号重构,实现了信号的消噪;最后计算各样本重构信号的均方根值和归一化能量值得到二维特征向量样本集,并输入到KFCM聚类器进行故障诊断。利用实测轴承故障数据进行验证,结果表明与经验模态分解(EMD)方法相比,可以有效地实现滚动轴承早期故障诊断。

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基于反馈与前馈的二自由度电液振动台复合控制

芮光超, 侯冬冬, 沈刚

液压与气动. 2017, 0(5): 21-27. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.004

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为提高电液位置伺服系统控制精度,以电液振动台为控制对象,针对电液伺服系统液压固有频率较低、阻尼比较小等特点,提出一种三状态反馈控制与前馈逆模型控制相结合的二自由度复合控制策略。利用加速度反馈和速度反馈分别提高位置闭环系统的液压动力机构的阻尼比和液压固有频率,以保证系统在稳定条件下拓展系统工作频率范围;前馈逆模型控制能够改善实验系统的动态响应特性,进一步拓展系统频宽,提高电液振动台波形复现精度。实验结果验证了提出的二自由度控制策略的有效性。

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电控气动式AMT系统分析建模

钱鹏飞, 鲁东, 张连仁, 陶国良

液压与气动. 2017, 0(5): 28-34. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.005

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为了实现自动机械变速器(AMT)快速、光滑地气动换挡,分析了AMT系统动力传动情况,结合影响换挡品质的主要因素,确定了AMT气动伺服控制的关键阶段。建立AMT气动系统非线性模型,包括气缸输出刚度动态模型。引入改进的LuGre摩擦模型,并通过试验辨识其相关的动、静态参数。提出了一种离合器负载特性估计的新方法,从而构建电控气动式AMT系统完整的数学模型。

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基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究

陈晓明, 冀宏, 张硕文, 刘新强, 杨旭博, 崔腾霞

液压与气动. 2017, 0(5): 35-40. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.006

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液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象,基于流固耦合共轭传热方法,运用COMSOL软件对滑阀内的热-流-固多物理耦合场进行数值计算。结果表明:高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面,由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧;阀芯最大径向热变形量可达1.31 μm,位于节流槽矩形工作边处;黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响,含气泡油液却与此相反,导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响;考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征,而是使计算结果更加符合实际工况。

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共振波力发电装置液压换能系统控制研究

陈东, 王峣, 高文磊

液压与气动. 2017, 0(5): 41-47. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.007

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根据共振式波力发电装置的结构及原理,研究讨论了其液压换能系统的调节控制方法,提出将广义预测控制算法用于液压换能系统调节控制。为了验证广义预测控制算法(GPC)的控制效果,搭建了实物试验平台以及AMESim/Simulink液压换能系统联合仿真模型,并将广义预测控制算法运用到仿真模型以及实物试验平台上进行了对比测试。结果证明广义预测控制算法可以较好的满足共振波力发电装置液压换能系统的控制要求。

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中小型内高压成形机液压系统的设计与仿真

张明河, 杨连发, 周富强, 翟志方

液压与气动. 2017, 0(5): 48-55. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.008

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为研发节能高效、经济实用的三侧缸内高压成形设备,设计了合模力可变且最大为10 MN,三轴向进给、组合式充液胀形且最高胀形压力为300 MPa的中小型内高压成形机液压系统,并对系统主要部件选型。将整机液压系统分为合模压机、充液胀形、轴向进给和下缸退料4个子系统,并基于AMESim对各子系统进行建模与仿真测试。在此基础上建立整机液压系统完整仿真模型,并应用工程成形实例进行仿真试验。仿真实验结果表明:系统设计合理,主要参数控制精度达到设计要求,设计的液压系统为研发此类装备提供参考。

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水压往复柱塞泵新型密封结构设计与分析

周旭, 殷参, 赵健, 姚旗, 董武涛, 李鹏

液压与气动. 2017, 0(5): 56-61. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.009

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载人航天器环控生保系统中,迫切需要一种小型长寿、能可靠实现精确输送的柱塞泵,要求工作在空间微重力环境中稳定运行,并具有极低泄漏率和磨损率。往复动密封性能决定柱塞泵寿命、泄漏量、磨损率,针对相应特殊要求,开展水压往复柱塞泵的设计。借鉴传统油压往复密封理论与实践经验,设计一种适应低黏度水介质,容纳磨损颗粒物,确保低泄漏率,具有封间泄压机制的新型串联动密封结构。并采用有限元软件对主密封进行接触应力分析,根据介质压力与比压判据,确定最优的初始压缩量。考虑密封元件微观形貌,对雷诺方程进行数值求解,讨论成膜条件,确定合理量级的运动参数,以进一步优化密封结构。

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基于AMESim、LabVIEW和VC++联合仿真的机电液系统控制算法验证平台设计

齐海涛, 刘士成, 刘子龙

液压与气动. 2017, 0(5): 62-68. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.010

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随着控制技术和高效节能需求的发展,对机电液系统的控制性能要求越来越高,传统的数字仿真已无法验证控制算法的真实应用效果,而通过实际系统进行验证又费时费力。为了充分发挥AMESim软件在机电液系统建模、LabVIEW软件在上位机监控和VC++软件在控制算法实现方面的优势,通过AMESim与LabVIEW的接口和LabVIEW与VC++的接口,基于联合仿真技术开发了机电液系统控制算法的验证平台。实验表明,上述平台可以在保证仿真精度的基础上有效地缩短控制器的开发周期。

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水压插装式三位四通电磁换向阀动态性能分析

刘向阳, 聂松林, 李光辉, 尹方龙

液压与气动. 2017, 0(5): 69-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.011

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介绍了一种水压插装式三位四通电磁换向阀的工作原理,建立了水介质条件下插装式电磁换向阀的AMESim仿真模型,通过仿真优化得到插装式电磁换向阀的最优结构参数及其动态特性曲线,并加工出原理样机进行了试验研究。试验与仿真结果基本相符,证明该水压换向阀具有高压、大流量、响应速度快等特点,可广泛应用于海洋探索、海洋开发、海水淡化等领域。

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气泡雾化喷头流量特性实验研究

刘俊林, 贾首星, 代亚猛

液压与气动. 2017, 0(5): 74-78. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.012

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设计了一种气泡雾化喷头,利用喷头雾化性能综合实验平台,对喷头的流量特性进行实验研究。考察了压降、气液比、压力比对流量特性的影响,通过实验测量与拟合得到了气泡雾化喷头气液比与液体流量系数的经验公式。实验研究结果表明,压降与气液比、液气压力比与气液比、气液比与液体流量系数均成反比关系。压力比、气液比对于喷头的最终雾化效果具有很大的影响,气压为0.1 MPa时,当液气压力比低于1.045,此时气液比大于0.1,液体流量系数小于0.13。

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矿用提升机恒减速制动特性研究

康喜富, 李斌, 权龙, 黄家海

液压与气动. 2017, 0(5): 79-83. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.013

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矿井提升机是联系井下与地面的关键设备,其安全运行直接关乎煤矿工人的生命安全。目前主要通过恒减速制动系统改善提升机制动性能,从而提高安全性,为此利用仿真软件SimulationX对矿井提升机的恒减速制动特性进行研究。通过试验数据对恒减速制动系统中的伺服比例阀的仿真模型参数进行辨识,对钢丝绳模型的准确性进行分析,在此基础上建立恒减速制动系统三维联合仿真模型,通过试验数据对仿真模型的准确性进行验证;通过积分分离PID控制算法改善制动初期的性能。研究结果表明该仿真模型是准确的,同时积分分离PID控制算法提高了制动初期的速度控制精度。

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介质压差驱动管道机器人在线取能方法研究

高兴华, 李建永, 贾双林, 王明旭

液压与气动. 2017, 0(5): 84-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.014

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提出一种摩擦轮式在线取能的研究方法,阐述了新型锥阀调节式介质压差驱动管道机器人的运行调控机理。通过分析管道机器人驱动单元在管道内工况下运行速度、压力差及所受驱动力之间的关系,得到其负载特性。进而利用CFD软件对流体系统进行建模、合理设置参数及网格划分,验证了其在实际工况下的负载特性,仿真结果表明满足管道机器人检测作业的功率需求不小于200 W。依据能量参数指标和管道行业技术要求,管道内壁正压力不大于800 N的指标,研制出了具有按需自动启动停止收放、压力可调、跨越障碍等功能的摩擦轮式在线取能单元,与驱动单元协同作业实现在线取能,并存储于蓄电池中。为管道机器人在长输管道内作业的能源供给提供了新的解决方案。

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液压阀用位移传感器检测电路设计与分析

王晓虎, 李斌, 权龙, 黄家海

液压与气动. 2017, 0(5): 89-93. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.015

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针对液压系统中阀芯位移需实时检测的设计要求,设计了一种基于分离元件的液压阀用位移传感器检测电路,并详细分析了正弦发生模块和解调模块的工作原理,然后将该电路与采用集成芯片AD698搭建的检测电路在线性度、滞环、输出电压的阶跃响应、正弦跟随特性以及稳定性方面进行了实验对比。实验表明,使用分离元件搭建的检测电路在动静态性能方面略差于采用集成芯片搭建的检测电路,但电路成本低,温度稳定性良好。

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连采机截割臂升降液压系统分析及优化

赵斌

液压与气动. 2017, 0(5): 94-98. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.016

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平衡阀既可防止连采机截割臂非工作状态时的自动下落,也为连采机截割臂正常下降提供一定的背压。在仿真软件SimulationX中建立截割臂升降液压系统模型,分析平衡阀不同参数与其自身压差的关系,以及对液压系统的影响;在原有连采机上搭建系统试验平台,验证平衡阀对截割升降液压系统的影响。结果表明,合理选择平衡阀并与系统匹配,可以降低系统压力损失,为优化连采机截割臂液压系统提供了依据。

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一种新型压电驱动开关阀的理论设计

张军辉, 肖友, 陆振宇

液压与气动. 2017, 0(5): 99-103. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.017

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数字液压在节能、可靠性、控制性能等方面较传统液压控制方法有巨大优势,高速开关阀作为数字液压中的关键部件,其研究近年来得到重视。设计了一种新型压电驱动开关阀,采用基于三角放大原理的滚针结构,对压电材料的输出位移进行放大,用于阀芯驱动。由于位移放大机构会导致输出力相应减小,传动后的驱动力难以克服静态液压力,设计了等径分离的阀芯结构来平衡液压力。理论分析和仿真结果表明,压电放大机构满足设计阀芯行程要求,且阀芯结构能有效减少静态液压力,符合提出的期望参数。

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液控斗轮取料机取料状态监测与分析

邢承海, 李长安, 韩全乐, 沈凯凯, 张立杰

液压与气动. 2017, 0(5): 104-107. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.018

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针对当前斗轮取料机取料重量监测不及时的问题,根据斗轮驱动功率与斗轮取料量的匹配关系,对斗轮取料量在线动态实时监测。建立了斗轮驱动泵控马达闭式液压系统数学模型和斗轮取料受力分析模型,分析了泵出口压力、斗轮轴扭矩及取料量之间的关系。在斗轮转速相对稳定的情况下,通过实验验证,可以利用泵出口压力在线动态实时监测斗轮取料量。

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基于NI-PXI平台的电液比例阀硬件在环仿真研究

赵广伟, 周华, 谢安桓, 陈英龙

液压与气动. 2017, 0(5): 108-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.019

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比例阀放大板作为电液比例阀的配套控制设备,能够驱动阀芯运动,同时采集阀芯位置反馈,形成控制闭环。为探究一种新的比例阀放大板测试技术,采用NI-PXI平台和LabVIEW软件,对比例阀进行了硬件在环仿真。在PXI实时系统环境下,采集比例阀放大板驱动信号,搭建比例阀传递函数模型,通过模拟阀芯位置传感器将计算结果反馈至比例阀放大板。结果表明采用硬件在环仿真方法,可在一定程度上用比例阀硬件在环仿真模型替代实际比例阀,完成与放大板组成的闭环控制。

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小流量电液伺服阀叠合量气动测量台的研制

王卓, 黄川, 申振丰, 刘小田, 江金林, 朱力敏

液压与气动. 2017, 0(5): 113-119. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.05.020

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为了提高小流量电液伺服阀叠合量的测量效率,实现叠合量气动测量过程的自动化,分析了电液伺服阀叠合量气动测量方法的原理及特点,采用压力式和流量式气动测量方法实现阀芯自动对中和叠合量自动精确测量。从机械结构设计和控制系统方案上提出了自动化策略,研制了一套小流量电液伺服阀叠合量气动测量台,实现叠合量高精度测量的全过程自动化。通过实验和工程实践验证,该测量台的叠合量测量精度达到±0.5 μm,且重复精度达到±0.5 μm。

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2017年, 第0卷, 第5期　刊出日期：2017-05-15

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