2018年, 第0卷, 第09期　刊出日期：2018-09-06

  

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理论研究
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  精准外科视域下射流分离技术的研究综述

  曹超, 赵继云, 李桂林, 金欣

  液压与气动. 2018, 0(09): 1-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.001

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  医用射流分离技术作为现代科技与传统外科的融合和优化，其研究工作对于精准外科发展具有建设意义。综述了射流分离装备的发展过程和技术路线，总结了现有射流技术现状及其研究方法，分析了医用射流分离研究的不足之处，提出了射流技术实现临床精细应用的目标。
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  基于形态差值算子和特征能量比的液压泵故障分离方法

  郑直, 姜万录, 王宝中, 郭洋

  液压与气动. 2018, 0(09): 7-14. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.002

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  针对液压泵滑靴和斜盘磨损复合故障信号的分离问题，提出了一种基于形态差值算子与特征能量比相结合的方法。首先，将若干种不同长度的结构元素和复合故障信号的形态特征进行匹配，利用形态差值算子提取出若干个信号；其次，分别对上述信号计算两种故障的特征能量比；最后，找出两种故障的最大特征能量比，他们所对应的即为最优匹配结构元素长度，且基于该两种长度的形态差值算子所提取出的两个信号分别为最优分离出的滑靴和斜盘磨损故障信号。通过对实测液压泵复合故障信号的实验验证，表明所提方法能够根据信号形态特征的多样性有效地实现对复合故障信号的最优分离，且比RobustICA方法有效和优越。
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  基于微流控驻停气泡的连续型气-液微反应器

  李博文, 刘吉晓, 周一笛, 郭士杰, 李铁军

  液压与气动. 2018, 0(09): 15-19. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.003

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  快速高效的气-液反应对生物物理学、化学和医学领域的发展具有十分重要的意义。微流控系统以其高传热传质效率和低物质消耗等优点为气-液反应提供了一个新的平台。介绍一种基于微流控驻停气泡的新型气-液微反应器系统，该系统利用微流道中的气泡和流动液体反应物之间稳定可控的气-液体界面来加速传质。微流控驻停气泡通过流体通道壁上特殊设计的裂隙结构生成，这使驻停气泡易于阵列。驻停气泡的大小和形貌通过改变气体质量传递来控制和调节，进而实现对气-液界面物质交换的有效控制。提出的微反应器为纳米晶体合成、先进生物材料制备等应用提供可控且稳定的气-液界面。
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  汽车液压减振器抗异响稳健性设计

  税永波, 戎红俊, 丁渭平

  液压与气动. 2018, 0(09): 20-25. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.004

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  通过减振器台架试验对某双筒液压减振器仿真模型进行了置信度检验。以能表征异响程度的杆端加速度时域峰、谷值绝对值之和为目标函数，基于高精度仿真模型对19个设计参数进行了灵敏度及影响规律分析，在此基础上对灵敏度较大的11个参数进行了稳健设计，得到了信噪比最大、稳健性最好的最优参数组合。应用方差分析区分了设计参数对信噪比的显著程度，进一步调整对信噪比不显著但对目标函数较敏感的参数取值，最后通过台架试验进一步确认了最优方案，为其他类型减振器抗异响设计提供参考。
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  变间隙密封液压缸密封间隙测量技术研究

  胡前茅, 傅连东, 刘炳余, 湛从昌

  液压与气动. 2018, 0(09): 26-32. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.005

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  为了实现变间隙密封液压缸密封间隙量的测量，以活塞唇边简化为厚壁圆筒模型，以迦辽金位移函数为理论基础推导出活塞唇边的变形关系式，采用LabVIEW对液压缸密封间隙进行仿真实验，通过超声波测量来验证测量结果，实现对压力、密封间隙、活塞运动位移量的数据采集和数据处理。结果表明：仿真实验和超声波的测量结果的最大误差为7.94%，其密封间隙的测量方法是可行的。所设计的测量系统缩短了测试时间，为变间隙密封液压缸的性能测试提供了理论和实验的支撑。
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  阀用超磁致伸缩致动器偏置磁场分布结构设计

  郑佳伟, 何忠波, 周景涛, 薛光明, 荣策, 柏果

  液压与气动. 2018, 0(09): 33-37. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.006

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  在液压阀工作空间环境限制的条件下，设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题，利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计，通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别，同时结合实际情况，确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时；制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机，并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明，超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势，其磁场不均匀度约为22.7%，说明所设计偏置磁场结构是合理的，该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。
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  变速箱中比例电磁阀P-I控制算法的研究

  邓勇, 沙庆康, 向玉德, 田飞

  液压与气动. 2018, 0(09): 38-43. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.007

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  在分析比例电磁阀工作原理的基础上，建立比例电磁阀电流控制模型进行仿真。仿真表明，电磁阀控制频率过低会使比例阀占空比与输出电流间的比例性变差，产生控制误差,因此要选取合适的PWM频率减小控制误差；根据感性负载的电流响应特性，以及混合动力汽车变速箱中比例电磁阀的工作频率要求，提出P-I控制算法并进行实验验证，试验结果表明该算法可以根据比例电磁阀电流动态响应要求计算出相应参数值，且满足控制需求。
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  基于PLC控制的管路接头自动对接夹持器设计

  刘云军, 刘金国, 李杨民

  液压与气动. 2018, 0(09): 44-48. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.008

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  为了提高现代空调制造企业中管路快速接头对接的自动化程度，实现机器换人的过程，分析管路快速接头的机械结构和工作原理，采用仿人手操作的对接方法，设计出一种基于PLC控制的五自由度气动夹持器。在分析气动夹持器的工作原理和控制要求的基础上，设计了对应夹持器的气压传动系统。介绍了三菱FX3U-40MT PLC与外部各元器件的连接，以及对PLC电气控制系统程序进行设计。在FluidSIM虚拟仿真实验平台上进行了电气控制下的气压回路仿真实验，验证了夹持器可以按照预定的动作实现管路快速接头的对接。
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  液压平衡回路动态特性仿真分析及实验研究

  管传宝, 罗瑜, 黄昕, 肖玉

  液压与气动. 2018, 0(09): 49-54. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.009

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  以一种液压举升系统的平衡回路为研究对象，根据实际工况，对平衡液压缸负载、平衡阀弹簧刚度及预紧力、控制阻尼孔大小等主要结构进行参数计算。运用AMESim仿真软件建立液压平衡回路的仿真模型，设置相关仿真参数并进行动态特性分析。设计了试验回路，对仿真的平衡回路进行台架试验，验证仿真分析的正确性，得出适当调整弹簧刚度、阻尼孔等结构参数可提高液压平衡回路工作性能，为液压平衡回路的优化设计及参数匹配提供借鉴。
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  仿生液压管路双向流固耦合机理及脉动吸收研究

  郭长虹, 姚佳程, 崔超, 吴少东, 权凌霄

  液压与气动. 2018, 0(09): 55-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.010

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  高速高压化导致液压泵口流量压力脉动加剧，其振动控制尤为重要。借鉴“猎豹心脏出口血管能耐受高压高频血液脉动”的生物学机理和结构，提出一种具有3层结构的仿生管路，其外层为钢管，中层为硅橡胶，内层涂有减摩材料。针对仿生管路的中层，考虑硅胶材料非线性，对比分析国内外已有的硅胶材料数学模型后，选用Mooney-Rivlin模型描述硅胶材料，其模型参数由拉伸实验确定；然后，结合硅胶材料模型，对液压管路流固耦合14-方程进行修正；最后，采用ANSYS Workbench软件分别对不同管路长度和硅胶层厚度的仿生管路进行双向流固耦合仿真。数值分析结果表明，随着管路长度和硅胶层厚度的增加，仿生管路对流量脉动吸收效果不断增强。
工程技术
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  多功能铺设台车液压系统动态特性及故障仿真

  陈昭明, 徐泽宇, 邹劲松, 赵迎, 石明全

  液压与气动. 2018, 0(09): 63-69. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.011

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  在分析隧道施工多功能铺设台车液压系统工作原理的基础上，利用AMESim软件建立液压系统仿真模型并进行动态仿真分析，得到不同压力及负载条件下液压缸工作时的流量、压力、位移特性曲线，验证了模型的正确性。同时，通过对仿真模型注入各种典型故障来模拟系统的响应情况，判别系统异常表现与元件故障间的内在联系，提炼出各故障的特征指标，为施工现场液压系统的故障诊断与快速检测处置提供指导，为液压系统状态评估及预测提供参考。
综合应用
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  圆形微织构表面协同作用机理研究

  张颖, 曾良才, 陈娟, 陈克应

  液压与气动. 2018, 0(09): 70-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.012

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  为了研究多个织构之间的协同作用机理，首先用UMT-3摩擦试验机得到相应的实验结果，来确定织构表面的油膜厚度，再通过雷诺方程对九孔织构模型进行仿真，并且与单孔织构模型进行对比，证明协同效应的存在。协同作用会降低中心织构的压力峰值，同时减小其空化程度，当这两种影响达到平衡时得到圆形织构的最佳深径比，接触副表面摩擦性能最佳。经研究发现，当微织构尺寸增大，油液运动速度加快时，协同作用增强，此时单孔织构模型精度明显下降。因此，合理化织构设计需要考虑协同效应的影响。
工程技术
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  浮式钻井平台天车升沉补偿系统联合仿真研究

  刘振东, 张彦廷, 陈帅, 黄鲁蒙, 许亮斌, 牟新明

  液压与气动. 2018, 0(09): 74-79. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.013

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  天车升沉补偿系统在浮式海洋钻井平台得到了广泛应用。为分析天车升沉补偿系统不同工作方式下的补偿效果，对其主要系统参数进行设计。利用AMESim仿真平台和ADMAS软件搭建了联合仿真模型，完成被动补偿方式及3种不同反馈信号（位移、速度和加速度）下半主动补偿方式的补偿效果仿真实验，以及气液转换器与被动补偿缸之间管线长度对补偿效果的影响分析。仿真结果表明：半主动补偿方式下速度反馈补偿效果最佳，加速度反馈稍差，位移反馈最次，但都远高于被动补偿方式；气液转换器与被动补偿缸之间管线越短补偿效果越高。
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  超声波气体流量计检测精度影响因素分析

  邵欣, 韩思奇, 檀盼龙, 马学彬, 李梦月

  液压与气动. 2018, 0(09): 80-86. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.014

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  在天然气的管道运输过程中，提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型，定量计算修正系数，对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置，并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明，双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动；通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用，为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。
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  玻璃钢包装箱气体密封结构及压差控制系统设计与试验

  李海连, 罗春阳, 李忠山, 李建永, 高兴华

  液压与气动. 2018, 0(09): 87-91. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.015

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  提出一种用于贵重精密仪器公路运输的包装箱。该包装箱由钢骨架及玻璃钢材料制成，具有气体密封性能及压差自动调节能力。阐述了包装箱的箱门、操作窗及穿舱件的密封结构设计；同时介绍了包装箱压差调控气路系统的设计，可随环境温度及大气压的变化自动充气与排气，控制箱体内外压差维持在0.5×10-3～3×10-3  MPa之间；并通过定积容器的充、放气时间计算方法，按照绝热充气与绝热膨胀过程，计算了充气及排气的时间；最后通过充排气试验与保压试验，验证了箱体的压力调控性能及密封性能，为大型气密性包装箱的设计及研制提供了参考。
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  平面叶栅周期性特性数值研究

  杨泳, 徐开俊, 李珊珊, 熊平化, 连洁

  液压与气动. 2018, 0(09): 92-97. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.016

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  为探索改善小角度进气条件下叶栅栅前流动周期性的试验控制方法，以某跨音速压气机平面叶栅试验件为研究对象，采用数值模拟方法研究了小角度进气条件下尾板偏移角度和端壁通道宽度对叶栅栅前周期性分布的影响。研究结果发现：叶栅在小角度进气时栅前周期性分布特性较差，调节下尾板角度对栅前周期性具有一定影响，调节上尾板对近端壁通道气流难以起到导流效果；采用全叶片式叶栅进气方案时，仅端壁附近流道的流动受到边界附面层影响，而中间测量通道内的周期性分布得到明显改善；改变近端壁两端通道宽度可以有效改善栅前流场周期性。
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  多柱塞阀配流往复式容积泵新型流量调节方法研究

  张占东, 廉自生, 韩灏

  液压与气动. 2018, 0(09): 98-102. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.017

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  针对多柱塞阀配流往复式容积泵的结构特点，提出了通过使进液阀在排液行程阶段延迟关闭的方法来实现泵出口流量调节的目的。为探究这种新型流量调节方法的有效性，利用AMESim建立了仿真模型并进行了仿真分析。结果表明：以曲轴转角位置作为控制信号，从曲轴处于排液行程位置开始，控制各个柱塞腔进液阀依序延迟关闭一定的曲轴转角角度，可使已进入柱塞腔的部分液压介质经进液阀回流至液箱，进而使流经排液阀进入后续液压系统的流体体积减少，最终实现了流量调节目的。相较于现有的基于变频技术和电磁卸荷技术的流量调节方案，提出的新型流量调节方法可避免由于曲轴转速反复变化引起的泵动力端润滑质量下降以及由于卸荷阀反复启闭引起的后续液压系统压力波动频繁等问题。
综合应用
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  高精度金属滤芯的可清洗能力研究

  梁明莉, 陈怀松, 张程, 王佳, 蔡金明, 魏鹏

  液压与气动. 2018, 0(09): 103-107. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.018

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  针对某国产燃气轮机燃油滤用高精度金属滤芯外场清洗能力不足的问题，研究了高精度金属滤芯的可清洗能力与过滤层结构、滤材渗透率、折褶角和过滤面积等因素的定性及定量关系，提出了一种有限空间内高精度金属滤芯的可清洗能力的设计方法。利用反冲加超声振荡原理设计了一套适用于高精度金属滤芯的外场清洗装置，并对滤芯的可清洗能力的试验验证方法进行研究，解决了过滤元件高精度金属滤网可清洗能力差、盲目清洗引起的滤网破损和过滤失效的难题。
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  树莓采摘机闭式静液压行走系统研究

  刘本通, 姚瑶, 姜鹏, 马中正, 李壮

  液压与气动. 2018, 0(09): 108-113. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.019

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  A design scheme of closed hydrostatic walking system for raspberry picking machine is studied. Combining with actual conditions of raspberry industrial park, we preliminarily determine a plan, and the development status of raspberry picking machine in China and application of hydraulic walking system in construction machinery are studied. The main technical parameters of raspberry picking machine are analyzed and the calculation and selection of hydraulic components are carried out. A closed hydrostatic walking system of raspberry picking machine is proposed by the analysis of flow pressure characteristics of hydraulic pump under different inclined plate inclination angles through the AMESim simulation. Finally, a prototype trial and a speed test are carried out to verify stability and feasibility of the design, so as to provide a technical reference for design of related mechanical products.
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  基于先进补偿控制的起落架支柱加载系统设计

  邵鑫, 宋建民

  液压与气动. 2018, 0(09): 114-120. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.09.020

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  介绍了起落架支柱加载系统的工作原理，描述了电液伺服加载系统工作特点，对加载过程中产生的多余力进行了分析与分类。针对多种形态的多余力，提出了复合补偿控制方法，即速度补偿控制和端端补偿控制，并将补偿控制方法应用于加载控制系统控制律中，对采用复合补偿控制方法的前后进行了试验数据对比。试验结果表明，采用复合补偿控制方法能明显消减起落架收放过程中（特别是起动和到位时）产生的多余力，大幅提高了对气动力载荷的跟踪精度，取得了良好的工程应用效果，具有很好的推广应用价值。