2017年, 第0卷, 第7期　刊出日期：2017-07-15

  

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专题文章
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  基于气流黏性牵引原理的无接触输运建模仿真与试验研究

  钟伟, 顾小玉, 王佳, 刘芳华

  液压与气动. 2017, 0(7): 1-5. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.001

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  目前众多行业需要使用无接触的方式输运清洁、易损的产品。介绍了一种完全无接触的气浮输运平台,通过在物体下方产生气膜及可控气流实现牵引输送。建立了间隙内气流简化模型并针对黏性力进行了理论和实验研究,结果表明,气流在平台表面凹槽区和边缘区域内提供牵引力,且在一定流量条件下黏性力随气膜高度增加而降低。提出了一种基于有效驱动单元列数作为被控量的控制方法,设计PID控制器并对物体在一维方向上的输运与定位进行研究,结果验证了理论模型和控制方法的有效性。
精品文章
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  下肢外骨骼负载携行控制方法研究

  郭庆, 尹静敏, 王强, 蒋丹

  液压与气动. 2017, 0(7): 6-10. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.002

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  对人自然行走的步态运动规律进行了5个步态相位划分,并通过人体动作捕获试验获得行走过程中下肢髋关节和膝关节角度变化规律。结合髋关节与膝关节姿态运动规律建立膝关节外骨骼运动数学模型,从理论上分析负载携行系统的运动特性,给出位姿随动控制时的液压缸动态负载参考值。利用伺服阀对液压缸位移进行伺服控制,设计液压缸位移反馈PID控制律,实现携行系统在不同负重、不同位姿变化条件下人机耦合助力随动控制需求。通过重载携行试验表明:外骨骼能够实现50 kg以上人机重载携行,试穿员具有明显的省力效果。
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  基于BP神经网络的液压缸内泄漏诊断

  李琳, 陶建峰, 黄亦翔, 刘成良

  液压与气动. 2017, 0(7): 11-15. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.003

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  液压缸是工程机械中常用的执行元件,内泄漏是其常见的故障模式,将严重影响机械系统的工作效率和安全性,及时识别液压缸内泄漏能够保证液压缸的安全正常工作。通过小波分解提取液压缸进口压力信号特征,利用BP神经网络建立分类器,实现了对液压缸内泄漏的智能识别,分类准确率高,提高了液压缸内泄漏故障诊断的效率,为实现液压缸智能状态监控提供了基础。
理论研究
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  旋转式水液压比例阀的动态特性仿真研究

  毛燕语, 杨友胜, 李明杰

  液压与气动. 2017, 0(7): 16-21. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.004

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  水液压比例/伺服阀是水液压驱动的自动化装备的核心元件,控制着执行元件的运动速度及方向。设计了一种新型旋转式水液压比例阀,介绍了其组成、工作原理及特点,建立了数学物理模型,对其动态特性,特别是频率响应特性进行了仿真研究。得出:适当减小阀芯半径以及阀芯与阀套的配合长度,或适当增加阀芯与阀套的间隙,可提高系统的稳定性及响应频率;力矩电机的转矩常数与转速常数的选择也会影响系统的稳定性与响应频率。
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  基于电磁阀特性补偿的海水液压可调压载系统广义模型预测控制研究

  赵旭峰, 吴德发, 李超, 刘银水, 李晓晖

  液压与气动. 2017, 0(7): 22-28. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.005

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  海水液压是目前最具竞争力的可调压载系统实现方式之一,因其诸多优点,可调压载系统(WHVBS)被公认为是大深度载人潜水器浮力调节的理想方式。为提高现有WHVBS在较高采样频率下的流量控制精度,提出一种基于电磁阀特性补偿(SVC)的广义模型预测控制方法(GPC),并进行仿真验证。结果表明,较GPC所提出的GPCSVC方法能实现较高频率下的小流量精确跟踪,并能避免流量控制元件非线性带来的辨识参数振荡问题。
综合应用
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  二自由度冗余振动台位姿控制策略研究

  付云贵, 关广丰, 熊伟, 王海涛

  液压与气动. 2017, 0(7): 29-32. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.006

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  对传统矩阵控制策略研究发现大位姿条件下控制精度不足,为提高二自由度冗余振动台在大位姿条件下的控制精度,提出基于运动学分析构建振动台位姿控制系统,利用运动学正解及雅各比矩阵进行液压缸信号与自由度信号间的变换。基于ADAMS平台建立冗余振动台模型,分析在大角度运动时,位姿控制方法与传统矩阵控制方法的偏差。实验研究证明,基于运动学分析的控制策略可以提高大位姿情况下振动台的控制精度。
工程技术
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  液压型风力发电机组低电压运行特性分析

  陈革新, 艾超, 张亮, 刘旋, 陈立娟, 孔祥东

  液压与气动. 2017, 0(7): 33-42. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.007

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  以液压型风力发电机组为研究对象,分析机组在低电压工况下的运行特性。结合低电压穿越要求,完善并分析液压型风力发电机组工作原理。建立电压跌落时风力机、定量泵-变量马达液压调速系统以及发电机的暂态数学模型。以数学模型为基础搭建MATLAB/Simulink仿真平台,并在不同跌落深度下分别对三相电压等幅跌落、两相对地短路故障和单相对地短路故障进行低电压运行特性仿真分析。研究结果揭示了不同故障下机组低电压运行的特性规律,其中电流过载与电磁转矩产生脉振是机组低电压运行的重要表征现象。研究工作将为该机型低电压穿越控制提供一定的理论基础和技术手段。
理论研究
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  并联状态流-压互补同步回路仿真

  谈衡, 单文桃

  液压与气动. 2017, 0(7): 43-49. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.008

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  并联状态流-压互补同步回路通过采用多个液流通径较小的分流阀,在有效降低各支路流量及分流阀阀芯液动力的基础上,提高阀芯的调节灵敏度和流-压互补回路的同步精度。通过数学建模,运用MATLAB软件中的Simulink模块,搭建了恒流状态下的分流阀同步回路、流-压互补同步回路和并联状态流-压互补同步回路,研究了3种仿真回路的偏载状态下的运行特性,验证了并联状态流-压互补同步回路的同步精度较分流阀同步回路和流-压互补同步回路有显著提高,为该回路在实际工程中的应用提供了理论依据。
工程技术
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  基于支持向量机预测的冷连轧机轧制力精确设定方法研究

  张生, 姜万录, 张佳慧

  液压与气动. 2017, 0(7): 50-55. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.009

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  针对冷连轧机液压AGC系统轧制力的精确设定问题,提出了一种基于差分进化算法优化支持向量机的轧制力精确设定方法。该方法在支持向量机预测模型的基础上,引入差分进化算法对支持向量机的训练参数进行优化,提高支持向量机的预测精度。之后,利用海量生产数据对支持向量机进行训练并进行轧制力偏差的预测,最后将预测结果用于修正轧制力模型设定计算值。通过预测结果和实际数据的对比表明,利用该方法能够有效地提高冷连轧机AGC系统轧制力的设定精度,使设定的相对误差从单纯模型计算的15%降到6%,为进一步提高冷连轧机的设定计算精度提供了一种有效可行的方法。
理论研究
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  微流控空气取水装置热力学分析与设计

  杨天航, 王贝贝, 李松晶

  液压与气动. 2017, 0(7): 56-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.010

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  淡水收集装置的原理及性能效率的研究对于户外活动与野外考察具有十分重要的意义。由于将空气中的水蒸气转化为可以饮用的液态水过程中涉及到相变的发生,所以能量的交换与利用是空气取水装置设计过程中必须要考虑的问题。研究并利用微流控技术及吸附解吸附原理设计了一种新型的便携微流控空气取水设备,减小了空气取水装置体积和能耗,提高了淡水收集效率。
工程技术
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  基于AMESim的支架回撤吊车工作液压系统设计与仿真分析

  王晨升, 苏芳, 樊龙, 韩灏

  液压与气动. 2017, 0(7): 60-66. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.011

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  安全、快速、高效的搬迁工艺对于现代化大型矿井的生产推进尤为重要,支架回撤吊车是搬迁工艺中用于完成液压支架撤离的大型设备。设计完成了支架回撤吊车的工作液压系统,包括吊运液压系统和摆动液压系统,并利用AMESim对液压系统进行了建模及仿真,得到了工作元件液压缸的输出特性和参数。结果表明,该液压系统能够很好的满足支架回撤吊车的使用性能要求。
理论研究
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  负载敏感泵参数辨识与计算方法研究

  郭治富, 张子飞, 王虹

  液压与气动. 2017, 0(7): 67-70. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.012

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  针对负载敏感泵参数辨识问题,提出一种基于系统辨识和理论计算相结合的负载敏感泵参数计算方法。该方法首先使用阶跃响应辨识法根据变量泵阶跃信号测试数据辨识出负载敏感泵增益、固有频率和阻尼,然后结合变量泵设计公式确定变量缸等效质量、弹簧刚度及预紧力等参数。仿真结果表明,用该方法得到的变量泵参数能够真实再现变量泵各个工作状态特性。该方法对负载敏感系统建模分析和系统设计匹配具有重要意义。
综合应用
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  全国液压气动标准化技术委员会2016年工作报告

  曹巧会

  液压与气动. 2017, 0(7): 71-74. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.013

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  2016年度,全国液压气动标准化技术委员会秘书处按照国家标准化管理委员会、工业和信息化部、中国机械工业联合会的管理规定和工作程序完成了相关工作,在液压气动标准制定、修订、复审、实施、标准化技术服务以及对口国际标准化工作等方面上取得一定成绩,但同时也发现一些问题。通过对全国液压气动标准化技术委员会2016年度工作的总结梳理研究,在充分分析国内国际标准现状和行业发展形势的基础上,结合标委会面临的问题提出了一些工作建议。
理论研究
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  超音速射流噪声突变现象的实验和数值模拟研究

  陈卢鑫, 叶骞

  液压与气动. 2017, 0(7): 75-80. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.014

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  在利用“放气法”测量喷管的超音速射流噪声的实验过程中,发现部分结构喷管产生的射流噪声大小不是随着上游压强的减小而减小,而是在特定压强点出现突增现象。为了在喷管的设计阶段就能预测其喷流噪声是否发生突变,对两种结构喷管的射流流场进行了实验和数值模拟研究。结果表明,射流流场的轴线总压和噪声声压级存在强相关性,可将流场总压的变化作为噪声是否突变的判据。因此,在设计喷管时对其射流流场进行仿真研究,就可预测其噪声突变现象的产生。
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  车载液压发电机行车发电转速补偿控制

  王春光, 杨玉强

  液压与气动. 2017, 0(7): 81-85. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.015

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  研究了变转速输入和负载扰动下马达稳速输出控制方法。基于欧洲NEDC循环路况构建车辆行驶仿真模型、泵控马达数学模型以及负载数学模型,提出车载液压发电机泵控马达稳速输出控制策略,对系统进行仿真研究。结果表明在变转速输入和负载扰动下,加入转速补偿控制能够极大提高控制精度和鲁棒性。
工程技术
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  单体液压支柱三用阀试验自动装卸机构及液压系统的研制

  周连佺, 施昊, 张晨晨, 薄晓楠, 杨硕, 刘霖

  液压与气动. 2017, 0(7): 86-89. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.016

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  为单体液压支柱三用阀试验设计一套自动装卸机构。通过一套减速机在计算机控制下实现三用阀的自动装卸。利用弹簧和丝杠补偿三用阀的2个螺纹副的螺距差,为三用阀试验设计液压控制系统,为实现自动控制三用阀的装卸,设计电气控制系统。用Pro/E对装卸机构进行三维建模并导入ANSYS 仿真软件,利用ANSYS对其进行静力学分析并建立装卸机构的整体应力和位移云图。分析结果表明装卸机构的强度和变形量符合设计要求。通过外协加工和购买所需的零部件建立试验台样机,并且经过长期试验与测试证明样机对三用阀的装卸具有很高的成功率。
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  无人机液压弹射系统仿真研究

  曹亚光, 尹文军

  液压与气动. 2017, 0(7): 90-95. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.017

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  以液压马达驱动的无人机液压弹射系统为研究对象,给出了无人机弹射起飞和弹射后小车缓冲制动减速的工作原理。基于AMESim分别建立了无人机弹射起飞和小车缓冲制动减速仿真模型,分析了蓄能器最高蓄能压力、蓄能器体积、卷筒半径、插装阀通径、双向马达排量对无人机弹射起飞速度及位移的影响规律。研究了缓冲溢流阀开启压力对小车制动过程速度、位移和液压马达缓冲腔压力的影响规律,为无人机液压弹射系统的设计与优化提供指导。
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  基于应变模态的液压卡箍松动识别与定位

  谭跃刚, 余兆祥, 曲永志, 王泽超, 魏勤

  液压与气动. 2017, 0(7): 96-102. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.018

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  针对液压管路卡箍松动故障,提出一种基于应变模态变化的卡箍松动识别与定位方法。利用有限元仿真对卡箍在正常安装与松动情况下管道固有频率及应变模态进行分析,并设计基于光纤光栅的应变模态实验测量系统,获取卡箍松动前后的固有频率与应变模态振型并分析其变化规律。结果表明:卡箍松动导致固有频率下降,低阶应变模态振型发生变化,且松动位置附近变化最为显著。根据固有频率与实验应变模态振型的变化可对卡箍松动故障进行识别与定位。
理论研究
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  基于集中参数法内啮合齿轮泵AMESim模型的建模方法与仿真研究

  吴晓明, 王小鹏, 马立瑞

  液压与气动. 2017, 0(7): 103-109. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.019

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  通过集中参数的建模方法,在AMESim平台上搭建了内啮合齿轮泵的流量动态子模型和齿轮受到的径向液压力子模型,分析了泵的流量、压力脉动以及齿轮径向力特性。得出影响脉动的因素除了几何体积的变化外,还有油液的可压缩性、泵的内泄漏、过渡区流量回冲等因素,各个因素的综合作用导致了泵的流量脉动相比几何流量脉动有所升高。同时得出作用在齿轮上的液压径向力大小和方向都是周期性变化的,并且在不同压力等级下,主动齿轮上的合力方向随着压力的升高向顺时针方向偏转,而在内齿圈上,不同压力下的合力方向值曲线几乎都重合在一起。
工程技术
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  基于TRIZ的高压倒装滤器改进设计

  徐飞然, 王富安, 宋显国, 王佳, 李启明

  液压与气动. 2017, 0(7): 110-113. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.020

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  针对高压倒装滤器在生产制造和现场使用中存在的问题,运用TRIZ理论与方法,分析了高压倒装滤器存在的相关技术矛盾,并建立矛盾矩阵表。通过给定的原理对高压倒装滤器进行了改进创新设计,通过强度校核计算,验证了设计的合理性;改进后的滤器具有运行可靠,拆卸方便,加工容易,制造成本低,便于标准化、系列化生产等优点。
综合应用
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  液压缸防尘圈密封性能有限元分析及试验研究

  冯世泽, 范春伟, 何刘宇

  液压与气动. 2017, 0(7): 114-119. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.07.021

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  针对液压缸常用防尘圈的类型和应用现状进行分析总结。利用Mooney-Rivlin理论建立组合防尘圈和聚氨酯类防尘圈的有限元模型,分析防尘圈压缩后的变形情况及应力分布情况。分别在沙尘、泥沙、低温环境等工况对各类防尘圈的防尘效果进行试验研究,通过试验分解检查油缸内各元件状态,得出两种防尘圈在不同工况下的防尘效果试验数据,试验结果与有限元分析结果一致,对后续油缸设计过程中的防尘圈选型设计具有指导意义。