2018年, 第0卷, 第3期　刊出日期：2018-03-20

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  电液伺服非线性控制技术研究进展综述

  郭庆

  液压与气动. 2018, 0(3): 1-9. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.001

  摘要 ( 769 ) PDF全文 可视化 收藏

  液压伺服执行器在机电一体化系统中得到了广泛应用。针对电液伺服系统中存在的模型参数不确定性、外负载扰动、非对称液压缸执行器建模、输入输出物理约束4个典型科学问题,概述了电液伺服非线性控制技术的研究工作以及相关学者取得的成果,并结合现代控制理论的进展,对今后电液伺服控制技术的研究进行展望。
理论研究
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  具有状态约束的电液伺服系统模型参考鲁棒自适应控制

  顾伟伟, 姚建勇, 马大为

  液压与气动. 2018, 0(3): 10-15. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.002

  摘要 ( 578 ) PDF全文 可视化 收藏

  针对电液伺服系统中的模型不确定性和状态约束问题,设计了一种模型参考鲁棒自适应控制(MRRAC)方法。将电液伺服系统的近似模型作为模型预测控制(MPC)的设计对象,在设计过程中考虑状态约束,并生成受约束的状态期望,作为后续伺服控制方法的参考指令。为了克服液压系统中的模型不确定性,基于反步法设计了鲁棒自适应控制器(RAC),实现了兼顾模型不确定性和状态约束的伺服控制。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制策略的闭环渐近稳定性,且系统所有信号均有界。仿真结果表明,控制器对于系统模型不确定性具有较强的鲁棒性,且可实现对指定状态的有效约束,充分验证了该控制策略的有效性。
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  偏转板伺服阀射流放大器结构参数优化研究

  邢晓文, 吴凛, 陈奎生, 湛从昌

  液压与气动. 2018, 0(3): 16-21. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.003

  摘要 ( 488 ) PDF全文 可视化 收藏

  介绍了偏转板射流伺服阀的结构和工作原理。射流放大器是阀中重要部位,而喷嘴、接收孔、导流口的参数对阀性能影响较大。当喷嘴和接收孔为矩形时,改变矩形导流口长度,利用Fluent分析阀压力特性并从中得到一组最佳参数,保持矩形导流口面积不变,改变导流口形状为圆形和方形,分析上述3种导流口下的压力及流量特性。通过MATLAB/Simulink进行建模与仿真,验证了Fluent分析的正确性,为该类型伺服阀的结构优化提供了参考。
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  超磁致伸缩材料在电液伺服阀中的应用现状

  郑佳伟, 何忠波, 荣策, 薛光明, 杨朝舒

  液压与气动. 2018, 0(3): 22-31. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.004

  摘要 ( 475 ) PDF全文 可视化 收藏

  超磁致伸缩材料是一种具有响应速度快、磁致伸缩应变大、能量密度高等优良特性的新型功能材料,针对其研究和应用已经成为当前热点。基于现代工业对高性能电液伺服阀的需求,描述了该材料的磁致伸缩效应,并对其基本性能及物理效应作了阐述,同时通过对比压电陶瓷、形状记忆合金的性能参数,分析了超磁致伸缩材料的性能优势。最后着重介绍了该材料在喷嘴挡板阀、射流管阀及直接驱动式电液伺服阀当中的应用现状,并基于此现状对研制高性能的超磁致伸缩电液伺服阀关键技术进行了展望。
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  超高压组合缸体自增强工艺的有限元模拟与对比研究

  王新杰, 姚建松, 张志刚

  液压与气动. 2018, 0(3): 32-38. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.005

  摘要 ( 372 ) PDF全文 可视化 收藏

  以某设备的超高压组合缸体为研究对象,建立组合缸体模型。首先对传统组合缸体进行有限元分析,然后对外形相同的超高压组合缸体的两种自增强工艺进行有限元模拟和对比研究。研究表明:套装后再自增强处理在降低内缸内壁应力峰值上明显优于首先对内缸进行自增强处理。虽然套装后自增强压力超过1000 MPa,但首先对内缸自增强影响过盈套装,所以在压力源允许的情况下推荐套装后再进行自增强处理。该研究可为超高压组合缸体自增强工艺的选择和优化提供参考。
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  双钢轮振动压路机无级调频液压系统的仿真分析

  赵勇, 王媛媛, 胡兰岐, 张启裕, 张晓春

  液压与气动. 2018, 0(3): 39-43. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.006

  摘要 ( 358 ) PDF全文 可视化 收藏

  为了拓宽振动压路机的适用范围,提高振动压路机的压实性能,对振动压路机无级调频装置的调频原理进行了研究,并基于AMESim软件建立其仿真模型,对振动压路机的典型面层压实工况和变频压实工况进行仿真。结果表明:稳定压实工况下,无级调频液压系统的起振时间约为3 s,前后钢轮的振动频率差值不超过0.18 Hz,不会产生严重的拍振,说明该双钢轮振动压路机的面层压实与变频压实性能良好,为以后振动压路机的无级调频应用提供了理论依据和实验基础。
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  车辆制动气室动态响应特性的无因次分析

  李兴丽, 李刚炎, 杨凡, 邬松

  液压与气动. 2018, 0(3): 44-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.007

  摘要 ( 411 ) PDF全文 可视化 收藏

  制动气室是车辆气压制动回路的关键组成部分,其动态响应特性直接影响车辆气压制动系统性能,建立制动气室充气过程数学模型,并通过实验验证模型的正确性。将制动气室的流量特性方程、状态方程以及活塞盘的运动方程无因次化,得到制动气室无因次解析模型,仿真计算出气室压力响应和运动特性变化规律。研究结果表明:制动气室回位弹簧满载弹力、橡胶膜片的膜片力等参数均会对气室响应特性造成不同程度影响,其中回位弹簧满载弹力的影响程度最大,但不同参数下气室的充气时间基本保持恒定。
工程技术
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  液压系统在石油钻机上应用的研究进展

  周益邦, 刘启孟, 王妲, 姜东煜, 吴家全, 潘一, 杨双春

  液压与气动. 2018, 0(3): 52-60. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.008

  摘要 ( 421 ) PDF全文 可视化 收藏

  随着石油钻采的不断发展,钻井施工难度日益加大,很难满足井下石油钻采作业强度和效率的需要。在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了石油钻机关键设备中钻孔器、防喷器、泄油器和油管牵引器的液压系统。为推动国产石油钻采系统关键设备技术水平的提高,在分析井下石油钻采关键设备中液压系统的主要特征并对其组成和功能进行评述的基础上,对国内外液压系统在石油钻机上的应用现状进行综述。结合国内外研究进展,提出了井下石油钻采关键设备中液压系统向高可靠性、高劳动强度、高工作效率和低故障率方向发展的建议。
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  民航运输机蓄压器刹车系统建模与故障仿真研究

  丰世林, 周斌

  液压与气动. 2018, 0(3): 61-66. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.009

  摘要 ( 475 ) PDF全文 可视化 收藏

  蓄压器刹车是民用运输机在主液压系统失效以后唯一的刹车形式,为保证飞机着陆的安全起着至关重要的作用。研究蓄压器刹车系统的工作过程,即主液压系统失效后踩刹车时由蓄压器提供刹车液压油至刹车作动筒进行刹车,并进行了蓄压器刹车过程理论计算。利用AMESim建立蓄压器刹车系统模型,模拟在充压和释压过程中的蓄压器工作过程和蓄压器存储的可用油量。根据AMESim仿真模型分析了蓄压器刹车系统在气穴和漏油情况下的工作特点,得出不同情况下蓄压器刹车的有效刹车次数,为民航运输机蓄压器刹车系统的维护提供技术支持,也为保障飞行安全提供技术支持。
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  航空发动机主供油路压力脉动仿真分析

  王铮, 高红霞, 刘思远

  液压与气动. 2018, 0(3): 67-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.010

  摘要 ( 384 ) PDF全文 可视化 收藏

  供油系统工作性能的好坏将直接影响到发动机的工作性能与使用寿命。为了寻找解决供油压力脉动现象的途径,需模拟供油系统典型工作状态下的压力脉动情况。采用理论分析和数值仿真相结合的方法,基于AMESim仿真平台建立供油系统各部件模型,通过仿真结果与实验结果的对比,验证仿真方法的正确性。结果表明溢流阀弹簧预紧力、弹簧钢度和阀座直径均对主供油路压力值及脉动幅值产生影响。计算在溢流阀出口处增设蓄能器的情况,发现主供油路压力脉动程度明显减小,为供油系统的优化提供依据。
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  基于AMESim的长力行程气液增力缸性能仿真与结构改进

  胡浩龙, 唐群国, 朱龙威, 张家琪, 谭琼

  液压与气动. 2018, 0(3): 74-78. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.011

  摘要 ( 441 ) PDF全文 可视化 收藏

  目前气液增力缸的力行程一般只有10~30 mm,使其应用受到了较大限制。为扩大其使用范围,设计了一款力行程达100 mm的气液增力缸,采用淡水作为液压介质。通过仿真软件AMESim对气液增力缸一个工作周期的主要工作特性进行了建模及数值计算仿真,得到了气液增力缸主要工作参数在各个工作过程中的变化特征。针对采用气控节流阀在大力行程气液增力缸控制上存在的问题,提出一种更优的采用电磁控制换向阀的控制方案,并提出增加弹射弹簧的新结构,有效地提高了气液增力缸的工作效率。
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  600 MW机组二次再热减温水调节阀有限元数值研究

  林永详, 张江涛, 胡永海

  液压与气动. 2018, 0(3): 79-83. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.012

  摘要 ( 341 ) PDF全文 可视化 收藏

  介绍了一种用于600 MW超临界机组二次再热减温水调节阀,利用有限元法对二次再热器减温水调节阀进行强度校核及热结构耦合分析;为了解流动特性,在不同开度工况下进行流通能力仿真计算。研究表明该阀材料选择合理,结构强度满足设计要求;流场分析得到的流通能力值与试验误差控制在3%以内,调解性能良好,对工程中二次再热减温水调节阀的设计及运行具有指导意义。
综合应用
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  矿用林肯润滑泵的故障统计分析及测试台设计

  董新

  液压与气动. 2018, 0(3): 84-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.013

  摘要 ( 418 ) PDF全文 可视化 收藏

  统计矿用采、运、排等设备上的各型号林肯泵的故障损坏情况,对其故障类型进行归类后,分析故障原因。从不同检修方案进行故障检修的角度,对比检修成本。分析林肯泵打压测试工装的功能,并制定打压测试工装的方案,设计并制造了一种林肯泵检修修复后的打压测试工装。通过对林肯泵打压测试工装使用效果分析,表明该打压测试工装在故障林肯泵实际检修修复过程中,具有提高检修质量、降低返修率的作用。
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  气动执行器气动控制时间影响因子的理论分析

  赵洪铺, 刘际, 刘永良, 汪欢, 任金天

  液压与气动. 2018, 0(3): 89-95. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.014

  摘要 ( 438 ) PDF全文 可视化 收藏

  针对航征品牌具体型号的气动执行器,分析了其瞬态特性。结合工程热力学理论和流体数值模拟方法,提出了气动执行器必需空气质量概念,在此基础上建立了变量为空气质量流量的气动执行器动作时间计算模型。在实际参数变化范围内,运用控制变量和正交分析方法,分析了钢管长度、管径和弯头个数对气动执行器动作时间的影响规律,并确立了各个影响因素的优先级。根据气动执行器控制气路设计的实际情况,探索了气路异形化结构对气动执行器动作时间的影响规律,在此基础上进行了实例运用,验证了分析结果的正确性。
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  气动平衡器O形密封圈与气缸润滑特性分析

  邵瑞影, 王洪军, 宋娟, 葛伟伟

  液压与气动. 2018, 0(3): 96-100. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.015

  摘要 ( 381 ) PDF全文 可视化 收藏

  为了降低O形密封圈与气缸内壁之间的摩擦力,气动平衡器装配过程中在气缸内壁涂上一层润滑脂。基于脂润滑相关理论,构建O 形密封圈和气缸的有脂润滑运动方程,通过MATLAB中PDE模块求解脂润滑模型,得出膜厚、接触应力在密封圈与气缸接触方向上的变化规律。基于ANSYS建立密封圈的瞬态结构有限元分析模型,以密封圈的运动速度和工作压力为恒定条件进行数值模拟,得出不同压缩率、摩擦系数以及行程方式条件下最大接触应力的时域特性。
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  民机液压系统振动技术研究

  杨斌, 张建波

  液压与气动. 2018, 0(3): 101-105. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.016

  摘要 ( 406 ) PDF全文 可视化 收藏

  针对飞机液压系统振动失效问题,通过分析失效机理,建立了一套能够有效避免液压系统发生共振失效的民机液压系统设计方法。在HyperWorks系列软件中建立有限元模型,并进行模态分析,最后在飞机上进行试验测量。结果表明,采用该方法设计的液压管路系统,其前三阶模态能够有效避开激励源频率,振动量值和管路微应变都在合理范围内。所采用的研究方法能够为民机液压系统安装布置提供重要的理论依据。
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  一种基于模型的高响应液压翼尖制动装置研究与实现

  康宁, 尹飞行, 史佑民

  液压与气动. 2018, 0(3): 106-113. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.017

  摘要 ( 374 ) PDF全文 可视化 收藏

  针对高响应液压翼尖制动装置的实现是集流体、摩擦、电磁和散热等技术的复杂问题,提出一种大型客机高升力系统高响应液压翼尖制动装置研究和实现的方法。首先,利用Simulink虚拟仿真对该液压翼尖制动装置的响应时间进行分析,通过仿真分析发现影响响应时间的主要因素包括环境温度和阀口节流等;其次,根据某大型客机高升力系统不对称故障时的高响应需求,提出了给产品液压系统增加节流阀来提升产品内部温度的技术方案,并利用ANSYS热分析对该方案在低温条件下的温升进行仿真计算;最后,通过试验验证仿真分析结果。试验结果表明,基于模型的响应时间分析和热分析模型与实际结果吻合,实现了高升力系统对液压翼尖制动装置高响应的需求。
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  机电装备液压阀信息管理系统的设计与实现

  司癸卯, 师毓, 刘乐, 宋星亮, 赵明, 李圆圆

  液压与气动. 2018, 0(3): 114-120. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2018.03.018

  摘要 ( 333 ) PDF全文 可视化 收藏

  现有液压系统中液压阀种类多样、选型过程复杂且尚未实现数据流通和信息共享,阐述了基于数据库技术的液压阀信息管理系统的设计与实现过程。采用B/S架构模式、微软.NET平台、ASP.NET技术和SQL Server 2005数据库对系统体系结构和功能模块进行设计。通过数据录入与系统调试,完成了机电装备液压阀信息管理系统的构建,实现了液压阀信息的采集、存储、检索和维护等功能。该系统的开发有效地解决了液压阀选型繁琐的难题,对机电装备的信息化建设具有积极的推动作用。