2018年, 第0卷, 第08期　刊出日期：2018-08-15

  

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理论研究
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  液压系统弹簧刚度动态变化下的压力冲击余弦级数研究

  韩贺永, 王凯, 王晶, 柳渊

  液压与气动. 2018, 0(08): 1-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.001

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  分析了油液含气量和液压缸活塞位移对液压油的有效体积弹性模量和液压缸等效动态弹簧刚度的影响，利用余弦级数计算出压力冲击的作用时间，并利用AMESim仿真软件验证所求时间的准确性。在此基础上利用动量定理推导出了压力冲击的计算公式，并求出了压力冲击的数值大小。研究结果表明，液压缸的等效动态弹簧刚度和油液中的含气量是影响压力冲击数值大小的主因，因此在设计液压系统时，可以降低油液中的含气量，提高液压缸的等效动态弹簧刚度来确保系统的稳定。以国内某钢厂的全液压双边滚切剪作为实验对象，由于数据采集的时间间隔为0.5 s/次，在出现压力冲击的时候数值没采集到，但是通过现场油管爆裂来看是有冲击产生的。通过分析理论推导与所采集到的压力冲击的大小，得出误差在11.12%左右，验证了理论推导的正确性。
综合应用
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  甘蔗联合收割机机液速度控制系统的设计与仿真

  陈远玲, 孙英杰, 梁浩昌, 李文全, 魏威, 龙禹平

  液压与气动. 2018, 0(08): 7-11. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.002

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  甘蔗联合收割机在收割作业过程中，各作业机构间速度的合理匹配，对砍蔗质量、除杂效果以及蔗流堵塞等均有重要影响。基于联合收割机速度匹配的要求，提出了一种基于机械式速度跟踪器的机液速度反馈阀控系统，实现一个作业系统对另外一个作业系统的转速跟踪。运用AMESim与ADAMS软件对该系统进行联合仿真，结果表明：该系统适用于甘蔗联合收割机各子系统间转速的协调联动控制。转速跟踪误差与节流阀的流量增益有关，采用梯形槽节流阀口，速度跟踪误差小于5.24%，可适用于该系统，采用U形槽、三角形槽、L形槽形状的节流阀口，跟踪误差大，不适用于该系统。
工程技术
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  基于响应面法的弯叶片旋涡泵优化设计

  陶佳欣, 陈万强, 李祥阳

  液压与气动. 2018, 0(08): 12-18. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.003

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  为改进已有的弯叶片旋涡泵，利用workbench平台对原模型建立了优化设计模型。叶型的参数化建模基于5点控制的B样条曲线设计，由6个设计参数同时控制。首先进行了设计参数对旋涡泵的外特性参数功率、效率、扬程的相关性分析，结果表明叶片进口角和出口角对外特性影响较大；进一步以叶片进出口角为自变量，采用面心立方的中心复合设计法设计了9个试验点，拟合出的3个响应面均具有较高拟合度；通过设置约束条件和优化目标，在响应面上的100个样本点中选取了3个优化点，其中优化点1扬程提高最多，较原型扬程上升了45.80%，优化点3效率提高最多，效率提高了5.60%。
理论研究
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  自动变速器液压滑阀控制压力设计补偿分析

  薛殿伦, 何佳议, 倪石龙, 周家豪

  液压与气动. 2018, 0(08): 19-22. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.004

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  液压滑阀在阀芯的偏置以及油液污染的影响下会产生一附加摩擦力。为研究附加摩擦力对滑阀工作特性的影响，基于Fluent对不同偏置下阀芯摩擦力进行仿真分析，得出阀芯摩擦力受阀芯偏置的影响情况。运用AMESim软件分析，得出所产生的附加摩擦力会延迟滑阀的压力响应时间。理论分析和对比仿真结果表明，在滑阀控制压力和弹簧预紧力设计时，适当的增大控制开启压力，能在一定程度上减小阀芯的响应延迟，从而补偿附加摩擦力的影响。
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  新型集成式压电作动器中的液压传动原理

  朱玉川, 李宇阳

  液压与气动. 2018, 0(08): 23-26. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.005

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  以科研成果深化与延伸课程教学模式为目标，探索利用新型集成式压电作动器科研成果反哺《液压与气压传动》课程研究性教学方法、教学模式以及实施策略，剖析新型集成式压电作动器中所蕴含的流体力学、液压泵、液压控制阀、液压缸以及蓄能器等液压元件的新型结构及其集成原理，深化液压技术主要知识点的原理解析与应用实例认识。拓展《液压与气压传动》课程教学内容广度与深度，构建完成《液压与气压传动》课程研究性教学新模式的实施路径与实施策略。
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  深海原位保压取样装置设计及性能研究

  李小峰, 蒋庆林, 盖志鹏, 王磊, 宋文杰, 王俊彦

  液压与气动. 2018, 0(08): 27-32. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.006

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  针对深海浮游生物的取样需求，设计了一种高通量的深海压力补偿取样装置，装置包括深海泵总成、自适应压力平衡过滤取样装置、压力补偿装置以及检测控制系统等。仿真分析了硬度90 HA的O形密封圈，在安装压缩率22%、60 MPa的密封环境下的密封压力69.2 MPa，满足密封需求；通过磁力扭矩实验发现，扭矩0.2 N·m时密封舱壁厚7 mm，满足传动及耐压性能的要求；60 MPa高压舱试验中深海泵总成的耐压、密封性能良好；建立了取样装置的压力补偿物理模型。仿真研究表明，公称体积1 L、壁厚25 mm、预充压力25 MPa的囊式蓄能器，在6000 m深海取样的计算中，温度的变化使取样系统有8.75%的压力增加，材料变形引起的压力损失约为0.4%，温度变化对保压效果的影响较大，为确保样品的原位特性，在保压回路中增设溢流阀，并配备样品储运冰箱。
综合应用
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  道路绿化树木修剪机液压系统的设计与仿真

  韩书葵, 刘宏伟, 赵子开, 王佳, 苏泽盛

  液压与气动. 2018, 0(08): 33-37. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.007

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  针对道路绿化树木修剪机在作业空间中受振动、冲击及外负载等影响，设计了修剪机的液压系统，并对该液压系统的工作原理及基本回路进行了分析。运用AMESim液压仿真软件建立了液压系统仿真模型，通过对各液压元件进行参数设置，实现了液压系统动态仿真，得出了液压缸推力、同步误差及位移变化曲线。仿真结果表明，该液压系统满足工作平稳性及可靠性要求，体现出了闭环控制系统的优越性，对未来道路绿化实现全自动平稳修剪具有重要参考价值。
理论研究
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  海洋钻井天车升沉补偿系统隔离阀设计及仿真研究

  张彦廷, 陈帅, 刘振东, 王康, 黄鲁蒙

  液压与气动. 2018, 0(08): 38-43. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.008

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  为了保障海洋钻井天车升沉补偿系统正常工作，遇到钻井事故时保证人员和设备的安全，根据系统工作原理设计了隔离阀的液压系统原理图，搭建AMESim仿真模型，进行动态特性分析和结构参数优化。结果表明：设计的液压系统具有自动关闭、手动关闭、保持常开和复位的功能，满足实际工况的需求；通过NLPQL算法进行结构参数优化，优化后隔离阀响应时间缩短，发生钻井事故时天车速度明显降低，性能显著提高；隔离阀关闭过程中无压力冲击现象，系统运行平稳。
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  基于BWR状态方程油气悬架温度变化特性分析

  杨用增, 朱绘丽

  液压与气动. 2018, 0(08): 44-53. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.009

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  油气悬架是重型装载车辆的承载及减振机构，具有良好非线性特性。惰性气体通常被假定为理想气体，进而采用多变过程分析其压力变化，忽略气体与周围环境之间热量交换，造成分析误差。根据油气悬架结构特点和工作特征，分析各部件热量交换，基于BWR真实气体状态方程建立悬架内部热量变化数学模型，搭建仿真模型和试验台进行验证。BWR状态方程可很好的描述整个过程中气体和周围环境热交换，当质量发生微小变化时，也可得到很好的分析结果；仿真和试验均表明悬架阻尼力做功是温升的主要因素，油液温升会对悬架的阻尼特性有较大影响。结果表明数学模型的准确性，可很好地反应真实车辆在正常运行时其内部热力学状态以及对外动力学变化。
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  结构参数对下吹风冷却装置流场性能的影响研究

  吕炜帅, 边慧光

  液压与气动. 2018, 0(08): 54-63. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.010

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  用ANSYS-Fluent软件研究挤出联动生产线中，下吹风冷却装置的外形结构形式、风源入口方向、出口流道吹风倾斜角度等主要结构参数变化对下吹风冷却装置吹风性能的影响。以空气为介质得出相关参数变化对吹风冷却性能的影响规律。结果表明：风源入口垂直于出口方向的圆筒形横截面外形的吹风冷却装置更有利于获取较大速度均匀性；经比较分析，出口流道吹风倾斜角为0°下吹风冷却装置表现的吹风效果最佳。经研究分析设计出能够较好地适应多种制品吹风效果的下吹风冷却装置结构。
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  IBooster总成工作性能检测系统设计

  范伟军, 孙正, 郭斌, 张天琦

  液压与气动. 2018, 0(08): 64-69. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.011

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  设计了一套基于CAN通信的IBooster总成工作性能检测系统。基于伺服电缸设计了加载系统，实现电缸加载速度与位移的精确调控；基于研华数据采集卡和CAN通讯卡设计了数据采集系统，实现对传感器与IBooster总成的数据采集与监测；工控机完成IBooster总成工作性能特性曲线绘制及测试结果获取；采用真空注油、泵循环注油和正压注油等多重注油方式，保证测试系统内部空气充分排出，提高测试结果的准确性。多次试验表明，该系统能够准确检测IBooster总成的工作性能，满足生产厂家的使用需求。
工程技术
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  郭守敬望远镜主镜装卸机械手的液压系统设计与研究

  左恒, 姜方华, 李国平

  液压与气动. 2018, 0(08): 70-75. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.012

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  郭守敬望远镜(LAMOST)是我国自主独立研制的一台中星仪式反射施密特望远镜，是目前国内口径最大的光学望远镜，其面朝下的反射式主镜由37块六角形子镜拼接而成。为装卸这些子镜专门设计了大型的自动机械装卸装置，该装置一共具有11个自由度，通过多级调整子镜单元在空中的位置和姿态，实现子镜单元的装卸。其液压系统通过一台随车起重机进行改造，通过改造液压管路和阀门，采用电液比例阀控制系统流量和流速，增加自动控制系统进行反馈控制，实现大跨度、高精度的自动定位，在望远镜的维护中发挥了重要的作用。
理论研究
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  浅析液压锁电磁场对电液伺服阀组件的影响

  钟亮, 邓乐武, 周振锋

  液压与气动. 2018, 0(08): 76-80. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.013

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  首先对电液伺服阀组件工作原理进行了介绍，然后在对电液伺服阀和液压锁的电磁场进行分析的基础上，探索了组合条件下液压锁的电磁场对电液伺服阀输出性能的影响。分析表明，液压锁电磁场产生磁通的大小和方向与液压锁的实际工作电压及供电极性相关，电液伺服阀力矩马达工作气隙处的原有磁通叠加后会改变衔铁的偏转力矩，最终导致伺服阀组件的输出压力变化。最后，通过改变液压锁供电电压和供电极性，进行了试验验证。
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  Herschel-Quincke管用作液压脉动衰减器的滤波特性研究

  杨帆

  液压与气动. 2018, 0(08): 81-85. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.014

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  Herschel-Quincke管（HQ管）广泛用于气体消声系统，且该结构声学特性研究也已成熟。鉴于此，将这种结构引入液压系统，采用一维解析法构建其数学模型，再利用三维有限元法进行验证。两种理论方法传递损失计算结果在平面波域内吻合较好，证明了截止频带内采用一维解析法研究液压脉动衰减器声学特性是可行的。利用一维解析法对HQ管用作液压脉动衰减器的滤波特性进行了研究，结果表明，只要分支管道长度以及横截面积选取合理，HQ管是可以用于液压系统压力脉动衰减的。
工程技术
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  功率回收型液压蓄能修井机动力匹配与计算

  李福生, 朱改新, 葛于国

  液压与气动. 2018, 0(08): 86-89. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.015

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  针对液压蓄能修井机，在系统设计方面，通过理论推导确定适用于蓄能器修井机的蓄能器容积、蓄能器蓄能跟随压力、系统发热功率等系统主要参数计算公式。在节能控制方面，按提升与下放两种主要工况，分别给出适于普通缸智能控制的功率匹配方案。随后以具体的XJ70Y修井机液压系统设计为例，根据公式逐一确定普缸的缸径及杆径、储能蓄能器容积、系统散热功率、系统流量、主泵排量等系统参数。进一步，通过实例计算与工况分析，以图表方式给出了一种可行的自动升降功率匹配方案，可供当前有蓄能器参与的升降机构节能系统设计参考。
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  飞机液压系统能源转换装置故障分析

  杨斌, 张建波

  液压与气动. 2018, 0(08): 90-94. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.016

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  针对飞机液压系统能源转换装置(PTU)失效问题，通过故障数据分析及理论分析，确认了失效的直接原因和根本原因。直接原因是PTU发生超速，根本原因是起落架收起过程中流量需求较大，导致PTU泵出口压力无法维持在13.7 MPa以上。据此提出了解决方案，并使用AMESim软件进行建模仿真，最后进行试验验证。结果表明，在起落架系统上游增加优先阀，能够有效避免PTU过速损坏，验证了理论分析和仿真分析结果。所采用的研究方法能够为飞机液压系统设计及布局提供重要的理论依据。
理论研究
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  新型直驱式水下液压工具系统的设计与仿真

  李玉君, 姜继海

  液压与气动. 2018, 0(08): 95-101. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.017

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  针对传统水下液压工具体积大、效率低的问题，采用直驱容积控制（Direct Drive Volume Control, DDVC）技术自主研究设计一套满足潜水员水下作业环境需求的新型动力驱动系统。介绍了基于DDVC的新型水下液压工具的工作原理，提出了具备压力补偿功能的油罐和无动力式补油液压集成块的整体结构设计方案，构建了整套系统的数学模型，并分析了该系统稳定性，最后，通过仿真分析验证了所提出的系统能够满足水下液压工具的实际需求。
工程技术
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  电液伺服阀动态特性数据处理方法的研究

  李晓涛, 张跃军, 魏列江

  液压与气动. 2018, 0(08): 102-106. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.018

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  电液伺服阀动态测试过程中，由动态缸高频振动引起的测试台架振动、现场存在变频器等设备造成的电磁干扰以及传感器电源波动等因素，均会以速度测试通道噪声的形式窜入数据采样通道，这些噪声信号幅值强弱不同且频宽很广，采用硬件滤波手段难以有效消除，导致电液伺服阀的频率特性测量数据信噪比降低，如果不进行有效的数据滤波处理，会导致对电液伺服阀动态性能评价失效。针对这一问题，提出了采用FIR和IIR滤波器双联滤波的方法，并对含有上述噪声信号的数据进行了理论分析和实验研究，结果表明，该方法有效的消除了非线性干扰，提高了电液伺服阀动态特性的测量精度。
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  NS020型20 t铁路工程起重机的液压泵控和负荷控制技术分析与应用

  王红兵

  液压与气动. 2018, 0(08): 107-114. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.019

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  根据NS020型20 t铁路工程起重机的设计要求和应用特点，通过对NS020型20 t铁路工程起重机液压系统所采用的SR总功率变量液压泵功率控制技术、电比例高精度控制技术和负载传感节能控制技术等先进液压控制技术的原理分析，比较了这些先进液压控制技术应用优点，为中小吨位铁路铁路工程起重机和铁路工程机械采用先进液压控制技术进行了较好的探索和实践。
综合应用
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  列车轮对测量机液压系统设计与应用

  张爽, 王华, 高金刚

  液压与气动. 2018, 0(08): 115-119. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.08.020

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  通过分析列车轮对几何参数的测量需求和控制时序特征，设计了列车轮对测量机液压控制系统。针对列车轮对存在偏载的实际工况，探讨了基于位置同步调节控制的双缸升降液压回路的设计方法。通过生产实际运行结果表明：所设计的列车轮对测量机液压系统在轮对几何参数测量过程中，工作稳定可靠，并且能够有效消除列车轮对偏载对测量机正常运行所产生的不利影响。