2018年, 第0卷, 第2期　刊出日期：2018-02-15

  

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专题文章
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  高速航空柱塞泵研究现状

  欧阳小平, 王天照, 方旭

  液压与气动. 2018, 0(2): 1-8. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.001

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  航空柱塞泵是飞机液压系统的核心动力元件,通过提高自身转速和压力来提高液压能源系统的功率密度。阐述了高转速航空柱塞泵的特点及分类,分析了高转速对航空柱塞泵带来的技术挑战,总结了国内外在高速柱塞泵研究领域的一些重要研究成果。详细阐述了航空柱塞泵在高速运动状态下的旋转组件动力学、吸油、排油、功率损失等特性,并提出了相应的防治措施。
综合应用
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  采棉机风机内部流场数值研究

  木合塔尔·克力木, 王晨, 孙海霞, 王建潭

  液压与气动. 2018, 0(2): 9-13. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.002

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  为研究采棉机风机内部流场的影响因素,采用Fluent软件对其内部流场进行了数值模拟分析,并分析了不同转速和流量工况下风机内部速度场和吸口负压场。计算结果表明:随着转速的增大,风机出风口速度、最大运输速度不断增大,吸口负压整体呈现不断增大的趋势;随着流量工况的不断增大,出风口速度、最大运输速度不断增大,吸口负压最小值减小,最大值增大。为采棉机风机性能改进提供了有效的借鉴意义。
理论研究
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  基于Workbench的缩套式超高压缸体优化设计

  王新杰, 李飞易, 张志刚, 姚建松, 王才东

  液压与气动. 2018, 0(2): 14-19. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.003

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  某设备的缩套式超高压缸体存在内壁始终为应力最大位置,且缸体应力分布相当不均匀的问题。为满足缸体最大等效应力小于缸体材料的屈服极限,以内外缸体内壁剪应力相等为约束条件,结合过盈配合及设计要求,利用响应面法对缩套式超高压缸体进行优化设计。结果表明,缸体的过盈量从优化前的0.30 mm减小到优化后的0.2662 mm,降低了内外缸安装套合时的工作难度;内缸内壁到外缸内壁的等效应力的变化率从优化前的0.787 MPa/mm降为0.0568 MPa/mm,缸体的应力分布不均匀性较优化前有了较大的改观。
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  液压电机泵中“短粗型”浸液转子的阻力矩研究

  姬增起, 朱碧海, 娄正坤, 钱鹏程

  液压与气动. 2018, 0(2): 20-26. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.004

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  研究了在不同间隙、不同介质(黏度)、不同转速和不同定(转)子结构及尺寸等条件下液压电机泵内“短粗型”浸液转子(L/2r₁<1,L和r₁分别是转子的长度和半径)的旋转阻力矩特性。结果表明定子与转子之间间隙大小对转子所受阻力矩的影响较大,在同一转速,间隙越小,转子所受阻力矩越大。同时相比屏蔽式结构,普通浸油电机中定子凹槽的存在使转子阻力矩有了明显的增加。实验结果与既有理论公式及经验公式的计算结果相比均存在较大偏差,故根据实验结果提出了适用于屏蔽式液压电机泵“短粗型”浸液转子阻力矩计算的公式。
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  矩形带肋通道中脉动流强化换热数值研究

  杜博文, 王维, 贾月梅

  液压与气动. 2018, 0(2): 27-32. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.005

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  为了提高燃气轮机叶片内部对流冷却,采用脉动蒸汽流取代稳态蒸汽流作为内冷介质。利用数值计算方法研究脉动蒸汽流在矩形带肋通道中的强化换热能力。通过与稳态蒸汽流的对比,分析了非稳态脉动流的脉动频率、脉动幅值和雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明,脉动流对换热的影响取决于流体压力梯度的大小,当脉动的蒸汽处于逆压梯度区间,逆压梯度越大瞬态换热更强。而顺压梯度有稳定流体的作用,在顺压梯度时间区间,有瞬时的换热甚至低于稳态流体冷却的情况出现。
工程技术
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  船舶起重机半主动升沉补偿控制特性研究

  宋豫, 胡中望

  液压与气动. 2018, 0(2): 33-39. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.006

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  针对大吨位波浪补偿系统响应滞后导致的位置补偿不足的问题,提出船舶起重机半主动升沉补偿系统补偿控制方法,即当系统工作于半主动升沉补偿工况时,采用多状态反馈的复合控制方法实现对负载升沉运动的高精度补偿,建立复合液压缸、活塞蓄能器、比例阀组成的补偿控制系统数学模型,并考虑速度、加速度反馈和船舶升沉速度前馈,进行仿真与实验分析,得到不同负载、运动幅值、运动周期条件下系统位置补偿控制的响应特性,验证了船舶起重机半主动升沉补偿控制方法的有效性。
综合应用
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  基于ADPI和吹风感指数的客舱热舒适性模拟优化

  林家泉, 吴垌, 连美如

  液压与气动. 2018, 0(2): 40-45. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.007

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  为了研究不同送风速度对飞机客舱热舒适性的影响,采用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)技术建立波音737经济舱的仿真模型,对制冷工况下客舱流场内风速场、温度场进行仿真模拟。选取空气分布特性指标ADPI(Air Diffusion Performance Index)以及吹风感指数DR(Draft Rate)作为评价指标,并在传统指标基础上加入对人员分布密度OD(Occupied Density)的考虑。根据采样点数据,通过数据拟合得到送风速度与ADPI_OD、DR_OD之间的曲线关系,求解得最优送风速度,从而使桥载空调的控制更高效节能。
理论研究
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  无人机液压弹射滑行小车缓冲系统仿真研究

  唐友亮

  液压与气动. 2018, 0(2): 46-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.008

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  以无人机液压弹射滑行小车缓冲系统为研究对象,给出了无人机弹射后滑行小车缓冲制动的工作原理,建立了小车缓冲系统的数学模型。基于Simulink软件对其进行求解并仿真研究了高速滑行小车缓冲制动动态性能,分析了溢流阀通径、溢流阀开启压力、液压马达排量、无人机弹射速度及小车质量对缓冲压力和小车制动位移的影响规律。结果表明:液压马达排量增大对缓冲压力增幅和小车制动位移减幅有明显影响;溢流阀通径增大有助于降低缓冲压力,但其对小车制动位移影响较小;溢流阀开启压力增大,小车缓冲制动位移和缓冲压力均显著增大;弹射速度、滑行小车质量增大,小车缓冲制动位移也增大。
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  一种基于小型空压机的直驱系统

  度红望, 熊伟, 徐池, 姜忠爱

  液压与气动. 2018, 0(2): 52-56. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.009

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  针对气动系统能量效率低这一主要问题,提出一种气动系统节能的新方法。其思想是通过使用小型气泵直接驱动执行机构,形成闭式回路,循环利用执行机构腔内已经产生的高压气体,消除传统回路的排气阶段。首先设计了小型空压机直接驱动的气动回路,搭建了相应的闭式回路实验台;其次,开展不同工况下气缸往复运动实验研究,验证原理上的可行性;然后,针对直驱系统的问题进行回路改进以满足系统所需的空气量及响应要求;最后,通过实验验证了直驱系统的节能特性。结果表明,所提出的直驱系统相比传统回路运行简单且能提高气动系统的能量效率。
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  基于AMESim回撤吊车稳车液压系统设计及仿真分析

  王晨升, 苏芳, 张占东, 李渊

  液压与气动. 2018, 0(2): 57-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.010

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  回撤吊车是稳定的井下大型平台搬运设备,用于大型矿井“综合机械化搬迁工艺”中工作面重型设备的撤离。采用全液压传动系统,以解决传统设备在搬迁工艺中存在的断绳、倾倒、动力不足等问题。为保证回撤吊车工作过程中的稳定性、安全性,配套设计了稳车液压系统,依靠4个支撑液压缸来保证正常工作,并利用AMESim对该系统进行建模及性能仿真分析,得到了电磁阀和4个液压缸的输出特性和参数。结果表明,4个工作液压缸均能够在短时间内达到工作压力21.3 MPa,输出参数稳定,输出压力一致性好,所设计的液压系统性能稳定、可靠,能够充分保证回撤吊车在工作过程中的稳定性。
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  基于熵权法的液压液污染度模糊综合评价

  余良武, 刘东风, 房友龙, 苏高辉

  液压与气动. 2018, 0(2): 63-67. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.011

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  针对目前液压液颗粒污染度评价标准评价结果代码个数多,不能结合系统对不同尺寸颗粒敏感程度信息等问题,提出应用熵权模糊综合评价模型进行液压液污染度评价。利用熵权法将系统对不同尺寸颗粒敏感程度信息和数据本身所蕴藏的信息量转化为不同尺寸颗粒的权值,并采用模糊综合评价模型汇总各尺寸颗粒的污染度情况和权值,以“正常”、“警告”、“异常”的形式输出最终评价结果。利用该方法评价了某特种船舶某型甲板液压设备液压介质的污染度,评价结果证明该方法可行且直观明了,更重要的是结合了具体系统对不同尺寸颗粒敏感程度信息,评价结果更加科学准确。
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  基于铁磁流体的液压驱动方法研究

  高鹏, 任安业, 李俊龙, 朱平

  液压与气动. 2018, 0(2): 68-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.012

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  在机器人液压驱动控制中,传统机械阀结构复杂,体积较大,故基于铁磁流体的超顺磁性质,在机器人液压驱动的基础上提出了新型液压驱动控制方法,即使用铁磁流体对传统液压系统中的液压流质进行改良,外加磁场直接控制高压液流的流向,实现系统压力的换向。在铁磁流体动力学(Ferro Hydro Dynamics, FHD)的基础上建立了喷射在空气介质中的铁磁流体在外磁场作用下流动的数学模型,并利用二次开发的Fluent软件建立了气液两相的欧拉(Eulerian)模型,模拟了在不同磁场强度下铁磁流体液流的偏移及分散等动力学行为。结果表明,在0.08 T磁场作用下,当流出高度为30 mm时,液流的偏移量为1.1 mm,并通过实验验证了模型的正确性。在新型铁磁流体液压驱动系统中,高压液流的激励由磁场提供,不需运动部件。该方案具有结构紧凑简单、施加激励参数易调节、响应迅速等优点。
工程技术
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  电液混合动力轨道车泵源设计与分析

  王彬, 刘桓龙

  液压与气动. 2018, 0(2): 74-80. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.013

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  针对现有轨道车低速行驶时存在效率低、排污严重等问题,提出了一种新型的电力轨道车电液混合驱动系统,用静液压传动所具备的无级调速代替电机变频调速,以提高系统传动效率。根据轨道车技术参数和典型行驶工况,计算出驱动系统中泵源的当量总排量,结合现有成熟产品,设计了几种可行的泵源组成方案。基于轴向柱塞变量泵效率函数,针对轨道车典型行驶工况,利用AMESim软件进行仿真对比分析,得到了电液混合驱动系统泵源的最优方案,为提高轨道车行驶特别是低速行驶时的效率奠定了基础。
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  装备液压油在线黏度监测技术

  姚春江, 陈小虎, 李永亮, 王旭平

  液压与气动. 2018, 0(2): 81-85. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.014

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  针对装备液压油液现场检测与实验室离线检测存在的问题,运用YFV-2型黏度在线监测传感器,设计了检测油腔,构建了装备液压油黏度在线监测系统,减少了系统的管路安装与干涉。离线和在线检测了装备液压系统常用工作温度20~100 ℃下的10号航空液压油黏度,验证了在线监测系统的可靠性和精确性,拟合了10号航空液压油的黏温特性。以装备车辆转向液压系统为研究对象,0~20000 km正常行驶的8种转向液压油为测试样本,制定了液压油黏度的报警阈值曲线和异常阈值曲线,在实验室模拟了黏度变化,验证了监测的可行性。
理论研究
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  飞机襟翼铣切设备一键式全气动控制系统设计

  巴晓甫, 周健, 李欢欢, 程露, 段崇, 张木

  液压与气动. 2018, 0(2): 86-91. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.015

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  针对飞机襟翼与滑轨座对接面铣切设备的平面自动进给问题,提出了通过一键式全气动控制系统实现自动进给、限位停止和自动复位的控制方法。根据刀具路径规划,在需要换向的地方设置机碰换向阀,在零点和终点设置限位开关。通过设置多种控制信号的优先级关系,有序控制平面内X向和Y向行走气马达的正转、反转和停止,自动按照规划路径完成对接面加工。实验结果表明:该一键式全气动控制系统性能稳定,反应敏捷,能准确地自动实现平面自动进给、停止和复位,满足生产技术要求。
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  基于田口方法的PEEK/AISI 630在海水环境中的磨损敏感性试验研究

  张振华, 吴向阳, 李春萍, 聂松林, 王飞

  液压与气动. 2018, 0(2): 92-97. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.016

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  海水液压元件摩擦副材料的表面粗糙度、接触载荷、滑动速度等因素对其摩擦磨损性能具有重要影响,而各因素之间又存在着摩擦磨损交互作用。基于田口方法对PEEK/AISI 630摩擦副进行摩擦磨损试验设计,研究了摩擦副的表面粗糙度、接触载荷和滑动速度对其磨损交互性、敏感性的影响。采用极差分析确定3因素在PEEK/AISI 630摩擦学行为中的相互关系和影响主次顺序;利用方差分析得到3因素对摩擦系数、磨损率影响的显著程度和贡献率;最后,对试验数据进行回归分析,从而获得表面粗糙度、接触载荷、滑动速度分别与摩擦系数、体积磨损量之间的经验公式(又称回归方程),并对回归模型进行可靠性分析。
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  基于ANSYS的O形密封圈磨损仿真方法研究

  常凯

  液压与气动. 2018, 0(2): 98-103. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.017

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  针对多型采用O形密封圈的产品磨损失效且无相关磨损仿真手段的现状,基于ARCHARD的摩擦磨损模型,利用ANSYS软件结构分析与热分析功能,提出了一种用于进行O形密封圈磨损仿真计算的方法。仿真过程中综合考虑了接触压力和摩擦热对摩擦磨损的影响,采用网格重构的方法解决了仿真过程中难于对材料磨损进行模拟的问题,并将仿真过程以编程的方式实现。结合工程实际,提出了判断O形密封圈磨损失效的依据。给出了应用此方法进行计算的具体算例。
工程技术
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  新型液力缓速器结构设计与性能研究

  周建芬, 孙保群, 盛楠, 汪韶杰

  液压与气动. 2018, 0(2): 104-110. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.02.018

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  使用液力缓速器,能够较好的避免重型车辆长下坡制动工况下行车制动器的热衰退现象。从简化现用液力缓速器结构、提高产品制造工艺性出发,基于流体输送机械工作原理,提出了一种新型液力缓速器结构并进行了样机设计。通过对原理样机试验测试,初步验证了新型液力缓速器结构方案可行。通过理论计算和应用CFD工具软件,针对新型液力缓速器不同叶型的性能进行数值模拟,得出了缓速器结构优化设计方向,能够对国内液力缓速器技术研究与产品正向开发提供参考。