液压与气动

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多气阀气动发动机设计及特性分析

虞启辉, 石岩, 蔡茂林, 杨科, 周翔

液压与气动. 2017, 0(8): 1-7. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.001

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随着环境问题的日益严重,气动发动机作为一种清洁能源的动力装置而逐渐被人们所关注。然而,能量利用效率低和输出功率低已经严重影响了气动发动机的发展。分析了气动发动机工作过程中的能量损失,并在此基础上提出了一种多气阀的新型气动发动机机构。建立了气动发动机工作过程数学模型。为了验证模型的准确性,搭建实验平台对气动发动机进行实验研究。通过误差与进气压力和曲轴转速之间的关系对所建立的模型进行修正,得到精确的气动发动机工作过程的数学模型。在此模型的基础上得到多气阀气动发动机的扭矩和能量利用效率特性。结果显示,在同样的结构参数下,进气压力为2MPa时,相比单进气和排气的气动发动机机构,多气阀气动发动机气输出扭矩提高了26.2~41.9N·m,能量效率提高了8%~10%。

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水压柱塞泵配流盘阻尼槽结构优化及试验研究

侯威, 聂松林, 尹方龙

液压与气动. 2017, 0(8): 8-13. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.002

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针对水压柱塞泵U形阻尼槽的结构参数进行研究,通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性,确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数,从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明,在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0.8mm、配流盘预升/泄闭死压角为11.8°时,柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验,对比了阻尼槽优化前后的试验数据,试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。

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基于ISIGHT平台的斯特封密封结构优化设计

杜晓琼, 陈国海, 闫晓亮, 赵永亮

液压与气动. 2017, 0(8): 14-19. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.003

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针对某型号液压作动筒中的斯特封密封结构进行了优化设计。首先借助ANSYS有限元软件分析了高压对斯特封密封结构中米塞斯应力分布、接触压力分布及接触宽度的影响,并运用APDL语言对斯特封密封结构进行了参数化建模。然后基于ISIGHT优化软件,对斯特封进行了试验设计,确定了影响唇口处最大接触压力及接触宽度的关键因素,并采用智能优化算法对斯特封滑环进行优化设计。在满足密封要求的前提下,优化后的结构保持接触宽度不变,使得唇口处的最大接触压力下降了17.3%,减小了唇口处的磨损。获得的优化方案为密封结构设计提供了一种新的思路。

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静压支承式滑靴副油膜动态特性研究

周继陈, 周俊杰, 荆崇波, 苑士华

液压与气动. 2017, 0(8): 20-25. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.004

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考虑斜盘式轴向柱塞泵滑靴副油膜的挤压效应,不考虑滑靴倾覆,分析了滑靴副润滑油膜的动态特性,包括压力跃变响应与实泵输入响应,并分析了滑靴副结构参数对于油膜动态响应的影响。分析结果表明,减小滑靴中心油室的体积,有利于改善油膜动态响应品质,但油室体积不能过小;为兼顾滑靴副动态润滑特性与泄漏量,需要合理设计阻尼管的液阻;在保证建立油膜的情况下,缝隙阻尼的有效支承面积越小,滑靴副动态油膜的润滑品质越好。实泵输入动态响应中,在高低压区工作时,油膜的压力变化虽然较大,但静压支承式滑靴膜厚的波动范围很小。

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势能回收再利用液压系统建模及控制策略研究

王欣, 刘晓永, 王盼盼

液压与气动. 2017, 0(8): 26-34. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.005

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为了使势能回收再利用液压系统能够适用于实际作业中诸多工况,提出了一种应用于该系统的控制策略。以90t港口移动式高架起重机为例,归纳了工况的特点,给出了势能回收再利用液压系统的原理图,进而建立了AMESim-Simulink联合仿真模型,并确立了以蓄能器压力和二次元件排量为判断参数的控制策略。该控制策略设立了蓄能器压力和二次元件排量的各自上、下限,在作业过程中通过比较蓄能器实时压力、二次元件实时排量与其各自限值,实现节能回路和主回路接入与退出的自动控制。仿真结果表明,该控制策略在变蓄能器初始工作压力、变负载大小、变负载起降高度的诸多作业工况下,均能实现合理的势能回收与再利用,提高了势能回收再利用液压系统在实际应用中的普适性。

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榴弹跌落试验夹持装置的设计与分析

周鑫, 潘孝斌, 王叶奔儒, 万云瑞

液压与气动. 2017, 0(8): 35-39. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.006

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根据GJB4225-2001的规定,要求被试榴弹在车载装卸(模拟高度3m)或装船海运(模拟高度12m)期间意外跌落安全。为了考核被试榴弹跌落是否安全,需要一种装置来模拟榴弹任意姿态、自由跌落的试验要求。设计了一套适合榴弹跌落的试验装置:拉伸弹簧预紧系统实现了在夹持过程中可靠性和安全性的保证,旋转刻度盘实现了多角度的跌落控制,激光传感器完成对跌落高度关键数据的测量。通过ADAMAS和MATLAB联合仿真及场地试验,证明该系统满足榴弹任意姿态跌落且得到稳定可靠的试验数据。

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不同结构阀芯的滑阀流场CFD分析

曹飞梅, 姚平喜

液压与气动. 2017, 0(8): 40-43. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.007

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以小通径滑阀为研究对象,针对阀芯凹角处旋涡对滑阀内部流场及性能的影响,提出了将阀芯凹角改进为圆弧型,用CFD软件Fluent对仿真模型进行稳态研究,得到了阀内流场的速度和湍动能分布规律:在开口恒定,入口流量相同的条件下,随着圆弧半径的增大,阀内最大速度和最大湍动能减小,但并不能完全抑制阀芯凹角处旋涡的产生。结合阀内流场流线图,将圆弧型结构进一步改进为斜角加圆弧型。对比分析表明,斜角加圆弧型结构可更有效平缓流场,抑制阀内旋涡的产生和发展,降低阀内湍动能的损失,提高能量利用率。

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调谐器管对汽车转向高压油管降噪性能影响的实验研究

于仙, 段慧珍, 林华山

液压与气动. 2017, 0(8): 44-49. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.008

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装有调谐器管的汽车转向高压油管是衰减系统流体噪声的重要部件,调谐器管参数直接影响高压油管降噪效果。以某轿车转向系统高压油管为研究对象,制作布置2支及3支调谐器管的两组测试样件,利用整车测试法采集驾驶室内噪声频谱及转向高压油管末端振动加速度数据,结果表明,两组样件中,与直径7.2mm相比调谐器管直径为6.4mm的转向高压油管噪声值及振动加速度更低;调谐器管长度延长或缩短均会造成噪声值及振动加速度值的变化,调校过程中应采用多种长度样件匹配测试确定最优方案;对于布置2支调谐器管样件,与布置于转向机侧相比调谐器布置于中间的噪声值及振动加速度值更低。

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伺服液压缸支撑结构设计及动力学研究

马强俊, 黄庆学, 马丽楠, 和东平

液压与气动. 2017, 0(8): 50-55. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.009

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卧式伺服液压缸常用于水平或倾斜做工,在特定工况需要输出曲线力,旋转一定的角度,需要铰接安装。为了克服伺服液压缸由于自重所引起的密封圈磨损、拉缸、泄漏等缺陷,延长液压缸的使用寿命,提出一种伺服液压缸新型支撑结构即在大型卧式重载伺服液压缸缸底端部铰接一个支反力小液压缸及外接液压系统。对这种新型结构进行受力分析,推导出该结构的动力学模型,并在MATLAB/Simulink环境进行仿真,证明该方法的合理性和可行性,将现场采集到的实验数据与其理论值进行对比来证明该方法的实用性和正确性。这种新型支撑结构为大型重载伺服液压缸及液压系统设计提供了一定的参考价值和指导意义。

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上游泵送机械密封在B-512离心丙烷泵上的应用研究

陈洋洋, 朱维兵, 杨阳, 蒋龙

液压与气动. 2017, 0(8): 56-60. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.010

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通过对B-512离心泵原泵用接触式机械密封失效原因的分析,对非接触式机械密封工作原理和应用特点等进行研究。根据实际情况改造设计出新型机械密封,运用Pro/E软件对端面液膜进行参数化建模,使用Fluent软件对端面流场进行了数值模拟,将新型机械密封与原密封进行对比分析。数据表明,改造设计的新型机械密封弥补了原机械密封的缺陷,上游泵送机械密封抗外界干扰的能力很强,泄漏率较小,液膜刚度较大,同时摩擦功耗较低,有助于提高丙烷泵的工作效率,密封寿命长,适宜长期稳定运行。对轻烃泵类机械密封的设计具有指导意义。

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基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究

钱文鑫, 高钦和, 李向阳, 李奕宁

液压与气动. 2017, 0(8): 61-67. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.011

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为研究轴向柱塞泵的动态特性,理论分析了其运动特性和流量脉动特性,并基于ADAMS与AMESim软件建立了某型柱塞泵的虚拟样机模型。通过联合仿真得到了不同转速下的柱塞位移、速度、加速度曲线,不同转速、斜盘倾角下的流量脉动曲线,以及不同负载下的传动轴转矩、泵出口压力曲线。研究结果表明:为减小柱塞泵的振动与噪声,其转速应限制在一定范围内;适当提高转速、减小斜盘倾角可减小流量脉动。研究结果可为柱塞泵结构优化提供参考依据。

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某超高压电磁球阀流场特性分析

张晋, 龚学知, 豆旭安, 孔祥东

液压与气动. 2017, 0(8): 68-72. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.012

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目前高速高压是液压系统的发展方向之一,其中液压元件的超高压化在提升液压系统功重比的同时,也会带来一系列新的问题。针对某超高压电磁球阀流量及阀芯受力情况难以测量的问题,建立物理模型,采用CFD方法对电磁阀开启过程进行仿真。通过流场的有限元分析,得到阀芯所受液压力、流量随阀口开度的变化曲线及压力、速度变化云图,进一步分析了阀口流量饱和特性,并结合分析结果对电磁球阀流道结构的进一步优化设计提出理论支持。

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基于工程教育认证的液压传动课程教学改革研究

沈伟, 麦云飞, 钱炜, 黄洪磊

液压与气动. 2017, 0(8): 73-78. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.013

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液压传动是一门涉及专业知识较多又与实践结合紧密的机械类基础课程。现有的教学内容和方法偏重于理论教学,并且学生实践机会较少,导致学生在工作时动手能力不强。为改变这一现状,结合《华盛顿协议》工程教育认证标准和国内外教学案例,提出了适用于我国当前液压传动课程教学的具体改革方法,通过引入项目式教学和调整实验课程内容等方式来提高学生在教学过程中的参与度,从而全面提升学生的综合实践能力。

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(D+A)组合控制多泵源液压系统构型与冲击特性仿真研究

姚静, 张阳, 陈浩, 孔祥东

液压与气动. 2017, 0(8): 79-83. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.014

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针对大型锻造液压机阀控液压系统中由于泵源输出与负载流量需求不匹配问题,在数字泵PCM控制概念的基础上提出了一种基于数字和模拟(D+A)组合控制的多泵源液压系统的构型思想。该系统能够实现泵源输出流量的实时连续变化,使系统具有容积调速的特征,为解决锻造液压机阀控系统传动效率低下问题开辟了一条新途径。同时,针对该多泵源系统中泵组状态切换时存在的流量冲击问题,提出了时间差延迟控制策略。仿真结果表明:该控制策略使得系统流量冲击程度降低了约50%~75%。

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液压柱塞泵运动副磨损特性研究综述

马纪明, 黄怡鸿, 郭健, 史逸尧, 宋岳恒

液压与气动. 2017, 0(8): 84-94. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.015

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针对液压柱塞泵的3对主要运动副:柱塞-缸体副(柱塞副)、缸体-配流盘副(配流盘副)、斜盘-滑靴副(滑靴副),对国内外围绕3对运动副磨损特性相关的研究进行了汇总和总结。柱塞泵运动副间隙的润滑形式为粘弹性动力润滑(EHL),磨损特性与油膜、介质、污染、运动副材料及表面形貌等密切相关。主要介绍了柱塞泵运动副的润滑磨损理论研究,影响磨损特性的运动副油膜特性相关研究成果,以及适用于柱塞泵运动副的磨损模型。对比分析了柱塞泵磨损特性研究常用的解析方法、仿真方法、实验方法,介绍了每种方法的优势及局限性。最后对影响柱塞泵运动副磨损特性的关键因素进行了总结,给出了有待解决的问题及研究方案。

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航空液压管路支架参数灵敏度分析及优化

权凌霄, 张琦玮, 李长春, 盛世伟

液压与气动. 2017, 0(8): 95-99. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.016

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为解决航空液压系统高速高压化发展带来的航空液压管路振动加剧问题,将液压管路与管路支架视为整体振动系统。基于灵敏度分析方法,采用ANSYS软件平台中的灵敏度分析工具,分析航空液压管路支架参数对振动响应的灵敏度;在灵敏度分析结果基础上,采用基于Pareto最优的多目标遗传算法对管路支架参数进行优化设计,得到振动控制效果更好的管路支架布局,形成一种有效的航空液压管路被动振动控制参数优化方法。为控制航空液压管路振动、推动国产大飞机发展提供理论和技术基础。

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斜盘式轴向柱塞泵变转速特性的对比研究

王海吉, 祝凯, 施光林, 谷田真裕, 林光昭, 品川干

液压与气动. 2017, 0(8): 100-106. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.017

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斜盘式轴向柱塞泵的低速工况性能是影响整个伺服电机驱动泵控系统效率的重要因素。通过数学模型分析选择最优化的仿真模型,研究并得出定量柱塞泵在变转速工况下的流量特性,结合数学模型和仿真模型,确定了定量柱塞泵在变转速工况下的性能,得到了不同转速下斜盘式轴向柱塞泵的压力波动和流量特性,为探索伺服电机驱动的斜盘式轴向柱塞泵控系统的性能提供了依据。

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2D液压柱塞泵的设计

张振炎, 张聪超, 路超, 阮健

液压与气动. 2017, 0(8): 107-111. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.018

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给出了一种新型液压柱塞泵。该类型柱塞泵工作时,在结构上利用柱塞自身既能转动又能往复运动的双向运动自由度,在实现吸油、排油的同时又起到配油的作用。与传统的柱塞泵相比,该泵取消了配油盘、滑靴等零件,既简化了结构,提高了极限转速,又保存了柱塞泵效率高、工作压力大等优势。试验结果表明,该泵具有重量轻、最大转速高、工作压力大等优点,明显优于相同规格的传统柱塞泵。

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基于模糊PID算法的车载液压调平动态特性联合仿真研究

徐瑞亮, 陈奎生, 刘洋, 湛从昌

液压与气动. 2017, 0(8): 112-117. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.08.019

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基于车载平台液压调平系统,为了减少支腿的跟踪误差及其同步误差,降低支腿之间的运动耦合,采用模糊PID控制算法实现调平过程中动态特性控制。利用AMESim和MATLAB/Simulink分别建立调平液压回路和模糊PID控制器的仿真模型并进行联合仿真研究。结果表明,加入模糊PID算法比常规PID算法能够有效的减少支腿的跟踪误差和定位误差以及支腿之间同步误差,有效提高调平精度。

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2017年, 第0卷, 第8期　刊出日期：2017-08-15

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