2017年, 第0卷, 第9期　刊出日期：2017-09-10

  

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专题文章
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  煤矿水压安全阀微造型阀芯润滑性能正交试验分析

  王传礼, 马丁, 何涛, 周大伟, 郝飞

  液压与气动. 2017, 0(9): 1-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.001

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  以煤矿水压安全阀阀芯为研究对象,通过在阀芯表面设置微造型以改善其润滑特性。采用正交试验方法,选取L₁₆(4⁵)标准正交表,设计出16种试验方案,考虑微造型深度、微造型半径、摩擦副间隙、阀芯运动速度和微造型形貌5个因素对微造型阀芯润滑特性的影响。建立微造型阀芯CFD模型,分析阀芯表面压力分布和承载力特性,研究微造型参数对微造型阀芯润滑性能的影响,并确定微造型最优模型。结果表明:阀芯表面微造型能产生动压润滑效果,有助于改善阀芯摩擦磨损问题;由极差分析可知影响微造型阀芯承载力的因素由主到次依次是微造型深度、微造型半径、微造型形貌、摩擦副间隙和阀芯运动速度。由正交试验得出的优选方案比原试验方案的承载力提高22%。
理论研究
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  轴向柱塞泵滑靴的动力学特性仿真分析

  段珊珊, 张晓刚, 权龙, 程珩

  液压与气动. 2017, 0(9): 7-12. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.002

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  滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间的配合是保证柱塞泵正常工作的重要条件,滑靴的磨损失效会影响与之配合零件的正常工作。首先对A4VG125型柱塞泵滑靴进行理论受力分析,应用SimulationX建立柱塞泵的一维液压模型和三维MBS模型,仿真柱塞底部所受液压力。然后与ADAMS和ANSYS建立的柱塞泵动力学模型进行联合,完成柱塞泵的刚柔与液固耦合仿真模型。在仿真工作参数作用下,研究滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间摩擦副的动力学特性。结果表明:当斜盘倾角增大、主轴转速提高时,对滑靴总体的受力/力矩情况影响较大;滑靴与柱塞之间的球铰副受工作参数变化影响较为明显,受力/力矩波动较为严重。
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  液压驱动连续型机械臂原理与设计

  谢海波, 王程, 杨华勇

  液压与气动. 2017, 0(9): 13-16. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.003

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  连续型机械臂具有运动灵活、可适应多障碍环境、柔性关节等特点,能在有限、狭小、危险空间内作业,在复杂设备维护方面将会有极大的应用价值。当前连续性机械臂主要采用电机驱动,其末端承载能力有限,一般小于5 kg。设计一种采用液压驱动的连续型机械臂,关节间采用金属材料,并使用万向节连接。分析了其运动学模型,并搭建了实验系统验证模型正确性。
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  阀控非对称伺服缸基于粒子群优化的模糊PID控制器研究

  丁问司, 刘坤, 丁云柯

  液压与气动. 2017, 0(9): 17-23. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.004

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  针对阀控非对称伺服缸非线性、参数时变的特点,考虑到油液压缩特性的影响,建立了包含变体积弹性模量的系统数学模型。提出一种基于粒子群算法优化(PSO)的模糊自适应PID控制方法(简称PSO_FPID)。模糊逻辑推理在线调整PID控制器的比例、积分和微分系数,以粒子群算法实现对模糊控制比例因子和量化因子的参数寻优,两种方法的组合保证了系统最佳参数匹配下的自适应控制。同时,利用AMESim与Simulink联合仿真研究不同含气量的阀控缸模型在传统PID与PSO_FPID两种控制方法下的动态响应特性。结果表明:PSO_FPID综合了PID控制器高精度的优点和模糊控制器快速、适应性强的特点,能够有效抑制油液动态压缩特性的非线性影响,使系统具有良好的动、稳态特性。
工程技术
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  基于自抗扰控制器的电液力伺服加载系统

  李建坡, 高英杰, 黄茹楠, 刘青

  液压与气动. 2017, 0(9): 24-27. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.005

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  在航空关节轴承疲劳寿命及性能评价试验中,采用电液力伺服加载控制系统来模拟关节轴承在工作中所承受的真实运动和载荷。传统PID控制技术在工程实际中大量应用,但其具有对于复杂系统控制精度减低及对环境变化的适应能力不足的缺点,因此无法满足试验机在复杂条件下受力载荷的高性能受力要求。引入自抗扰控制器(ADRC),评估系统的状态信息和扰动信息,解决在极端条件、无扰动数学模型下对动态载荷谱加载的精确控制问题。通过仿真与实验证明:在外部条件相同的情况下,自抗扰控制器在电液力伺服加载系统中的控制效果优于PID控制,系统的响应速度、抗干扰能力以及鲁棒性显著提高。
理论研究
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  双排式轴向柱塞泵流量脉动特性研究

  姜继海, 杨堃, 申通, 杨广文, 焦玲, 杨奥然

  液压与气动. 2017, 0(9): 28-32. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.006

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  为了研究双排式轴向柱塞泵的流量脉动特性,对双排式轴向柱塞泵柱塞的排列方式进行了分类,列写流量方程并计算不同错位角下柱塞泵的流量不均匀系数,分析柱塞排列方式和错位角的变化对双排式轴向柱塞泵流量脉动特性的影响。研究发现内外排柱塞数相同且同为奇数时,改变错位角得到的最小流量不均匀系数小于同等柱塞数的单排式轴向柱塞泵的流量不均匀系数,双排式轴向柱塞泵的流量脉动特性得到显著改善。同时还发现内外排柱塞数均为5,且错位角为π/10的双排式轴向柱塞泵具有较小的流量脉动,是一种比较理想的选择。
综合应用
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  基于能量法的充气减振器开阀与畸变特性试验研究

  孙晓帮, 田雪, 包磊, 陈双

  液压与气动. 2017, 0(9): 33-37. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.007

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  通过研究减振器开阀与畸变特性机理,提出了示功总能量、示功能量比两个减振器能量耗散评价指标。利用LabVIEW平台实现减振器能量特性软件编程,将减振器试件充入不同压力气体,并施加不同速度的激励,得到不同充气压力下的减振器能量特性曲线,利用减振器能量耗散评价指标,分析开阀与畸变特性。结果表明:减振器开阀和畸变影响减振器能量曲线梯度,在一定范围内,随充气压力的增加减振器抗畸变能力增强。
理论研究
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  基于Fluent的微型排气回收高效节能涡轮设计

  石运序, 张建旭, 刘源, 吴莉莉, 孙帅

  液压与气动. 2017, 0(9): 38-41. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.008

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  微型涡轮是气缸排气能量回收转换装置的核心部件。为了分析不同工作条件下微型涡轮所受压力、扭矩以及蜗壳内的流场分布情况,通过实验及Fluent仿真模拟,深入研究了不同涡轮叶片数量、不同风帽形式下对微型涡轮叶片表面分布压力、扭矩及蜗壳内流场分布情况的影响规律,进而设计一种使涡轮叶片所受压力均匀,产生大扭矩的微型涡轮结构,并给出了涡轮叶片数量与所受压力及所输出扭矩的函数关系,为进一步微型涡轮发电系统集成奠定了理论基础。
综合应用
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  液压滑阀配合间隙含颗粒油液的泄漏特性研究

  郑长松, 娄伟鹏, 范家辉, 李慧珠, 张周立, 杜秋

  液压与气动. 2017, 0(9): 42-47. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.009

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  针对大功率变速箱液压滑阀在污染环境下的配合间隙泄漏现象,设计搭建了间隙泄漏量的试验台,对滑阀进行了漏油特性试验研究,并通过颗粒计数器分析了流经间隙的污染颗粒尺寸的分布规律。综合考虑了配合间隙大小以及污染油浓度等影响因素,建立了不同配合间隙下的滑阀二维模型,并利用Fluent仿真软件对滑阀内部颗粒分布与间隙泄漏进行数值仿真研究,数值模拟结果与试验数据较吻合。研究结果对液压滑阀的抗污染设计具有工程指导意义。
理论研究
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  基于DASP的海水马达振动分析和故障诊断研究

  耿华, 聂松林, 王浩洁, 时鑫, 张文杰

  液压与气动. 2017, 0(9): 48-54. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.010

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  基于DASP虚拟仪器测试平台,依托机械振动理论和设备故障诊断技术,结合海水柱塞马达振动信号采集及分析处理手段,搭建了海水柱塞马达的故障诊断实验系统。通过对海水柱塞马达在正常和故障两种状态下振动信号的时域分析与频谱分析,得到了海水柱塞马达配流盘“气蚀”损坏典型故障的识别特征,从而对柱塞泵/马达的故障机理和故障诊断有了更深入的了解。将基于DASP的测试技术应用于海水柱塞马达的振动测试,不仅能够获得海水柱塞马达振动的实时测试信号和振动特性图谱,还可获得振动机理分析所需的更高的测试精度和效率,在工程实践中具有较好的推广价值。
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  基于流量计算法的抗流量饱和研究

  马炬彬, 岑豫皖, 叶小华, 黄建中

  液压与气动. 2017, 0(9): 55-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.011

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  阀前补偿负载敏感系统在流量饱和状态下,无法按各执行机构多路阀节流阀口开度成比例的分配流量,进而严重影响执行机构复合动作协调性,基于此,提出了一种基于流量计算的方法,用于实现系统的抗流量饱和。在此基础上,建立了抗流量饱和AMESim模型,并进行仿真研究。结果表明,阀前补偿负载敏感系统采用流量计算法后,在流量饱和时能按各执行机构多路阀节流阀口开度之比进行流量分配,保证了复合动作的协调性,为解决实际阀前补偿负载敏感系统的流量饱和问题提供理论参考。
综合应用
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  基于VW-FDA的盾构机液压系统故障诊断方法研究

  郝用兴, 周洋, 郑淑娟, 陈子义

  液压与气动. 2017, 0(9): 60-65. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.012

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  盾构机规模庞大,施工过程中检测变量众多,液压系统故障易发。为了实现在线监测,提高液压系统故障诊断的准确性,探究与盾构机适应的快速准确有效的故障识别方法,提出使用加权因子与传统费歇尔判别法相结合的加权费歇尔判别法(Variable-Weighted-Fisher Discriminant Analysis,VW-FDA)。通过AMESim软件建立推进系统模型,仿真四类故障,运用仿真故障数据得到每一类故障的加权向量,建立VW-FDA模型。结果表明:对于盾构机液压推进系统,VW-FDA比传统FDA具有更强的故障诊断能力,能够将故障信息进行有效的分类,正确地做出故障诊断。
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  蓄能器缓冲惯性负载液压冲击方法研究

  王成宾, 许小庆

  液压与气动. 2017, 0(9): 66-70. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.013

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  气囊式蓄能器在缓冲液压冲击方面发挥着重要作用。以炼钢高炉扒渣机大臂液压系统为工程实例阐述液压冲击产生的原因,建立液压冲击峰值压力数学模型,分析总结降解液压冲击的措施。对采用蓄能器缓冲液压冲击的液压回路及蓄能器的工作过程进行理论分析,建立系统仿真模型。对系统进行仿真研究,并重点对蓄能器的预充压力和容积对缓和液压冲击的影响进行研究。将所提出的方法应用于扒渣机大臂液压系统,测量驱动马达两端的压力曲线,用实测结果验证了蓄能器缓和液压冲击的效果。
工程技术
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  新型自平衡阀配流式低速大扭矩高水基液压马达的研究

  邱冰静, 赵继云

  液压与气动. 2017, 0(9): 71-76. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.014

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  低速大扭矩高水基液压马达具有可直接驱动负载、结构紧凑等特点,因其良好的阻燃性及环保特性,特别适用于有明火或对污染高要求的场合。针对现有液压马达的结构及配流方式不适用于高水基液压马达低速、高压工况的情况,且泄漏严重,导致容积效率较低,提出一种采用自平衡式阀配流方式的高水基液压马达结构。介绍了配流结构,分析了给定阀参数时配流特性,验证了自平衡阀配流形式的可行性,并对影响马达动态响应特性的系统参数进行了分析。
理论研究
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  基于AMESim的液动连杆机构运动特性仿真研究

  张德生

  液压与气动. 2017, 0(9): 77-81. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.015

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  拍击式大块破碎装置利用液动连杆机构的摆杆回转来击碎大块目标,“强冲-快回”是对拍击动作的基本要求。为提高单次冲击能量,设计了基于二通插装阀和液控单向阀的大流量控制回路,实现了机构运动参数的实时获取,并利用AMESim软件构建了“液压系统-连杆机构”联合仿真模型,进行机构动作的动画展示,同时比较了拍击锤质量、铰接点位置和供液压力等对液动连杆机构运动特性的影响。仿真结果表明拍击锤冲击可以等效7倍以上重力加速度,补液、回程过程可在2.7 s内完成,为拍击破碎装置的设计和工作参数选取提供了依据。
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  一种新型轴向柱塞泵恒功率控制机构的研究

  许浩功, 姚平喜

  液压与气动. 2017, 0(9): 82-86. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.016

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  针对目前恒功率控制机构结构复杂、成本高、对油液污染敏感等问题,提出了一种新型的轴向柱塞泵恒功率控制机构。介绍了新型恒功率控制机构的原理,对控制机构的静态性能进行了分析。应用ADAMS 和AMESim建立恒功率控制机构的仿真实验平台,通过联合仿真对新型恒功率控制机构的动态性能及其影响因素进行仿真研究。研究表明新型恒功率控制机构响应速度快,超调量小,控制压力可以对轴向柱塞泵的功率实现良好的控制;柱塞直径、控制杠杆臂长以及功率控制增益系数对机构的动态性能有重要影响。
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  新型大流量高水基电液比例换向阀的设计和研究

  赵瑞豪, 廉自生, 廖瑶瑶, 袁红兵

  液压与气动. 2017, 0(9): 87-91. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.017

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  针对煤矿井下液压支架系统液压冲击大的问题,设计了一款新型大流量高水基电液比例换向阀。介绍了所研制的电液比例换向阀的结构及工作原理,并利用AMESim仿真软件搭建了该阀的仿真模型。研究表明,在斜坡信号输入的情况下,该阀能实现正常换向且主阀口开口大小与输入信号成正比例趋势;在阶跃信号输入的情况下,验证了阀的稳定性并分析了阻尼孔和主阀芯末端锥度对阀性能的影响,发现设置合适的阻尼孔直径有利于提高阀的响应速度,合理选择主阀芯末端锥度大小可以提高阀的稳定性。
工程技术
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  大型履带起重机防后倾系统机液耦合动力学分析

  徐齐, 王欣, 王殿龙

  液压与气动. 2017, 0(9): 92-97. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.018

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  以750 t履带起重机液压防后倾系统为例,基于多体动力学和虚拟仿真技术建立机液耦合模型,分析了在突然卸载时系统对主臂稳定性的影响及突然卸载系数的变化规律。应用ADAMS和AMESim软件分别建立刚柔耦合模型和液压系统模型,并进行联合仿真。在不同起重量、不同工作角度工况下,分析该液压防后倾系统对臂架抗倾覆稳定性的作用,同时获得臂架系统的动态响应曲线。根据臂架突然卸载时的受力情况,计算突然卸载系数,并对比GB/T 3811《起重机设计规范》以探讨突然卸载系数的变化规律,为履带起重机安全性能设计计算提供参考依据。
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  基于电液协调式挖掘机复合动作能量回收研究

  吴文海, 姚明星, 孙磊, 秦剑

  液压与气动. 2017, 0(9): 98-104. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.019

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  为了更好地实现液压挖掘机动臂与转台复合动作时的能量回收,对比了不同回收方式下的能量回收系统方案。在AMESim软件中分别建立液压式、电力式以及电液协调式能量回收系统的仿真模型,通过仿真分析综合比较,提出了一种基于蓄能器-液压马达-发电机的液压挖掘机电液协调式能量回收系统。研究结果表明:该系统的能量回收率达到了45.47%,能量再利用率达到了47.37%;能耗小,能量回收及再利用效率高,能更好地实现动臂与转台复合动作时的能量回收。
理论研究
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  一种新型负载模拟器摩擦力矩与温度场研究

  邓雨, 许宏光

  液压与气动. 2017, 0(9): 105-110. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.020

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  新型负载模拟器利用摩擦加载原理实现对舵机的力矩加载。利用摩擦磨损理论,提出修正的摩擦力矩计算公式,对圆环式、圆盘式、扇形式摩擦副的摩擦力矩进行计算与讨论,初步证明了修正模型的合理性;基于热力学理论,采用有限元软件(ABAQUS)分析摩擦盘瞬态温度场,结果表明,压力、转速的升高都会使摩擦盘温度迅速升高,同时造成高温区更加集中;相比压力而言温度场对转速变化更加敏感;扇形式结构和圆环式结构仿真结果表明扇形式更适合小力矩加载。
综合应用
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  超声辅助反冲洗过滤器的试验研究

  丁康, 李方俊

  液压与气动. 2017, 0(9): 111-115. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.021

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  针对延迟焦化工艺过程中焦化柴油焦粉的除去问题,设计了超声辅助反冲洗试验台。先用过滤器对配制的污油进行过滤,然后对过滤器内滤芯进行超声辅助反冲洗,通过测量压差来确定滤芯的反冲洗效果。同时分析反冲时间、超声波功率密度和超声时间等参数对滤芯清洗效果的影响。试验表明:超声辅助反冲洗方法能明显降低滤芯的压差,与无超声作用的滤芯反冲洗相比,滤芯清洗效果有明显的提升。在试验条件下,功率密度为1.6 W/cm²、超声时间为15 min、反冲时间为15 min比较合适。
理论研究
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  一种双离自动变速器液压系统计算分析

  曹亚光

  液压与气动. 2017, 0(9): 116-119. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.09.022

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  为了分析不同工况下某双离合自动变速器(DCT)液压控制系统的工作性能,采用AMESim软件对稳态工况下的换挡力和润滑冷却子系统的出口流量进行计算,并通过自动变速器台架试验对计算结果进行验证。计算和试验结果吻合度较高,表明VBS阀能够精确控制换挡力,液压控制系统能够快速实现换挡。另外在DCT液压系统的仿真模型中,计算油温对换挡力的影响。通过计算得知油温在30~90 ℃范围内,均对换挡力的影响不大。