2019年, 第0卷, 第04期　刊出日期：2019-04-15

  

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  容积式流量计的研究现状及展望

  朱宇辉, 丁川, 阮健

  液压与气动. 2019, 0(04): 1-14. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.001

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  容积式流量计计量精度高，受环境影响较小，在航天船舶、化学工程、机电一体化等领域得到了广泛的应用。依据容积式流量计不同的内部转子结构，将其分为齿轮式、活塞式、刮板式和其他样式，并分别描述了各类容积式流量计的计量原理以及优缺点。在此基础上，总结了近十年来国内外研究人员对容积式流量计的研究成果，并针对不同样式流量计各自的缺陷列举了已有的改善方案。最后，针对容积式流量计可能的发展方向进行了探讨。
理论研究
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  基于动力驱动微粒群算法的液压矫直机PID控制参数优化

  姚成玉, 张晓磊, 陈东宁, 彭晓静, 杨晓荣

  液压与气动. 2019, 0(04): 15-19. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.002

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  为兼顾微粒群算法收敛速度与跳出局部解的能力，利用阶段性搜索方式将算法搜索过程分为前、后两个不同阶段。在算法的前期搜索阶段，当前微粒受个体最优微粒与全局最优微粒的引力作用，在算法的后期搜索阶段引入中值导向加速度，提出一种动力驱动微粒群算法。最后，针对液压矫直机PID控制的参数优化问题，考虑控制信号、上升时间和误差量的关系，建立液压矫直机PID控制参数优化模型，利用动力驱动微粒群算法优化得到更好的参数组合，实现PID控制参数优化。
综合应用
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  淹没式喷嘴反推力测量及其系柱试验装置设计

  宁大勇, 丛宇佳, 张增猛, 侯交义, 弓永军

  液压与气动. 2019, 0(04): 20-23. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.003

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  喷水推进具有噪声低、空泡性能好、易于矢量调节等优点，已成为水下机器人（ROV）推进技术的研究热点。喷水推进依靠喷嘴将泵产生的压力能转化为高压水动能，产生的反推力是压力和黏性阻力作用在高压腔以及喷嘴上的综合效果，该反推力的大小是推进性能研究的重点。对几种不同形状和参数的喷嘴反推力进行仿真和试验对比。采用Fluent软件对喷嘴进行流场内部仿真，并且通过后处理文件计算出喷嘴的反推力大小。现有测量喷嘴反推力的相关试验装置与实际工况存在较大差异，根据螺旋桨系柱推力试验方法，提出并设计一种新的喷嘴反推力测试装置。该试验装置动力由岸基高压海水泵源供给，通过溢流阀调节喷嘴入口压力，喷嘴固定在ROV框架上，利用拉力传感器测量ROV框架在喷嘴射流驱动下的系柱拖力，进而得到喷嘴射流反推力与输入压力的关系。该试验装置为在水淹没条件下研究喷水推进系统提供了试验条件。
理论研究
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  液压减振器橡胶气带性能测试与分析

  相翔, 倪文波, 周成佳

  液压与气动. 2019, 0(04): 24-28. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.004

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  发泡橡胶具有较好的耐热老化性、耐油性和耐压缩永久变形性能，在液压减振器储油腔中采用发泡橡胶气带替代气腔，是解决减振器气穴现象和油液乳化现象的有效方法。发泡橡胶特性对减振器阻尼作用有很大的影响，通过发泡橡胶在液压油内压缩实验，用回归分析方法得到其压力-体积变化规律，进一步利用 AMESim软件完成对采用橡胶气带减振器的仿真分析。减振器测试结果表明，发泡橡胶的压力-体积变化规律较好的反映了气带在减振器中的工作情况，对液压减振器用发泡橡胶气带的设计有一定的指导意义。
综合应用
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  履带车辆无线遥控变量系统的设计

  张东旭, 吕学明, 纪宇龙, 汪浒江, 王涛, 安高成

  液压与气动. 2019, 0(04): 29-33. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.005

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  为实现车辆操控的方便性，以履带车辆纯机械液压变量系统为基础，提出一种新型无线遥控电液伺服变量控制系统。基于无线传输易被干扰出现乱码的情况，设计了无线遥控指令信号的生成方法，介绍了硬件电路和电液伺服系统的原理及组成。考虑到无人驾驶对液压系统响应的快速性要求，以提高电液伺服系统的响应速度，在AMESim中完成对液压伺服系统建模，分析了活塞和高频响比例伺服阀结构参数对电液伺服系统响应速度的影响，找到了提高响应快速性的几个重要影响因素，为无线遥控变量液压系统设计奠定了理论基础。实验证明方案可以实现无线遥控的功能。
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  基于Isight平台的房车空调送风参数优化

  曹凡, 李迪, 李耀民, 冯晓志, 王鹏, 冷杨松

  液压与气动. 2019, 0(04): 34-41. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.006

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  为了提高房车空调夏季降温效果，对房车空调的送风温度、速度、角度进行优化研究。利用CFD方法对房车内流场进行数值模拟。应用k-e RNG湍流模型，合理的设置热力学边界条件，并引入太阳辐射模型。以Isight软件为优化平台集成Fluent软件搭建房车夏季降温多目标优化设计流程。通过最优拉丁超立方试验设计方法设计样本点，采用径向基函数神经网络建立近似模型，并结合NCGA遗传算法对不同送风参数进行多目标优化。在Pareto最优解集中选取最优折衷解，并通过CFD仿真和房车静态温度实验对比验证。结果表明：建立的近似模型能很好取代内流场仿真进行多目标优化，优化后的结果使房车内部能够获得更好的气流组织形式，温度场、速度场更加合理。
理论研究
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  斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合润滑机理研究

  王兆强, 徐彦飞, 胡山, 冀宏, 杨俭

  液压与气动. 2019, 0(04): 42-47. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.007

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  当斜盘轴向柱塞泵处于高压工况时，其配流盘会产生翘曲变形。基于弹性流体动力润滑理论，建立斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合模型，求解配流副润滑控制方程，分析了斜盘轴向柱塞泵缸体转速、缸体倾角、液压油黏度、配流副油膜厚度、配流副密封带宽度等工况与结构参数对其配流盘发生翘曲变形的影响。研究显示：斜盘轴向柱塞泵配流盘变形云图以腰形槽中心连线为轴线呈现一定的对称分布；配流盘高压侧外密封带区域变形最大，配流盘低压侧外密封带区域变形最小；在相同工况下，配流盘的材料与结构影响配流副油膜厚度与形状。
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  基于AMESim的中心回转式清仓机液压系统动态特性研究

  张嘉鹭, 赵继云, 徐昊

  液压与气动. 2019, 0(04): 48-53. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.008

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  粘煤的不断积累使煤仓壁表面粗糙不平，造成原煤在煤仓中的流动受到阻碍，针对这一问题，设计了一种基于液压驱动的中心回转式煤仓积煤清理装置，并对其液压系统进行了设计选型与仿真分析。利用AMESim仿真软件分别构建了回转回路、支撑回路和工作油缸回路的仿真模型，进而对液压系统进行动态特性仿真，得到了各回路对应的压力、流量、转速随时间变化曲线。仿真结果表明，所设计的液压系统具有压力波动小、调速范围广、回转平稳的特点，具有一定推广价值。
综合应用
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  基于模拟退火算法的多孔式液压缓冲器阻尼孔优化

  王成龙, 邱志伟, 曾庆良, 刘延玺

  液压与气动. 2019, 0(04): 54-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.009

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  提出了基于模拟退火算法的阻尼孔组合优化方案,实现了多孔式液压缓冲器的优化设计。根据缓冲器缓冲过程中的受力状态和孔口流量特性，建立了多孔式缓冲器缓冲过程的动态数学模型；以阻尼孔直径、阻尼孔间距和阻尼孔数量为优化变量，基于缓冲器动态数学模型与模拟退火算法，建立了阻尼孔组合优化求解模型；根据该优化模型对阻尼孔的3个优化变量进行了组合优化，并将优化前后的数据输入到多孔式液压缓冲器的AMESim仿真模型中进行验证。仿真结果表明：同最初方案相比，组合优化后的液压缓冲器的内腔最高压力降低了12%，缓冲行程缩短了6.7%，缓冲过程更加平缓。
理论研究
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  新型民机起落架收放系统故障参数敏感性仿真

  刘哲旭, 樊智勇, 赵珍

  液压与气动. 2019, 0(04): 60-67. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.010

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  飞机起落架收放系统是一种集机、电、液于一体的混合复杂系统。为提高性能，新型民机起落架系统采用的空间收放机构，与传统平面机构起落架相比，其运动规律复杂且驱动单元增多，各类故障参数对其工作性能的影响也更加复杂。针对该问题，以采用空间收放机构的新型民机起落架系统为研究对象，详细分析了其动力学原理，包括收放机构、上位锁机构、小车位置机构和液压驱动原理;在此基础上,通过AMESim仿真平台建立了机电液一体化的起落架收放系统仿真模型，并通过仿真计算得出了节流孔阻塞、系统混入空气、油液泄漏和机构磨损等故障参数对起落架收放性能的影响，分析结果可用于指导起落架收放故障诊断，也可以为其参数设计及可靠性研究提供参考。
工程技术
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  对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

  李鑫鑫, 高贵军, 寇子明, 吴娟

  液压与气动. 2019, 0(04): 68-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.011

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  为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响，建立不同叶顶间隙下风机三维模型，利用Fluent进行数值模拟，并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况，结果表明：在相同流量下，压升、效率随间隙的增大而减小；与第一级叶轮相比，间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著；随间隙增大，叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。
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  船舶舵机负载模拟系统位置与力跟踪控制特性研究

  黄超群, 赵玉刚, 魏栋, 谢安桓, 周华

  液压与气动. 2019, 0(04): 74-78. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.012

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  舵机装置是用来改变船舶航行方向的执行机构，为了测试其操作性能和可靠性，缩短研制周期，节约研制成本，需要对舵机装置的工作载荷进行模拟，从而满足舵机装置的性能测试需求。舵机负载模拟系统是一种半实物仿真系统，主要用来对舵机装置进行负载模拟加载，模拟船舶在实际航行过程中舵机装置所受到的水动力载荷。建立舵机负载模拟系统的数学模型与AMESim仿真模型，重点研究加载系统的力跟踪闭环控制特性。
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  非对称轴向柱塞泵斜盘力矩特性研究

  赵江澳, 付永领, 付剑, 齐海涛, 张朋

  液压与气动. 2019, 0(04): 79-84. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.013

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  高压化轴向柱塞泵的配流盘多以非对称、具有较大死区的结构来取代对称式结构以提高增压能力。针对某航天舵机用柱塞泵对柱塞腔压力周期变化规律进行研究，进而对非对称式配流结构斜盘力矩进行了理论分析并建立了其数学模型。最后基于AMESim平台搭建了传统对称式和非对称式斜盘力矩仿真模型并在典型工况下进行了对比分析。与对称式斜盘力矩特性不同，液压力矩在非对称式斜盘力矩中不可忽略，其大小主要受系统压力的影响而与斜盘倾角无关。
理论研究
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  带式输送机电液并联式混合驱动系统的研究

  郭浩, 熊晓燕, 郝惠敏, 高润东

  液压与气动. 2019, 0(04): 85-89. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.014

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  针对当前带式输送机驱动装置装机功率大、损耗能量、能源利用率低等问题，基于差动行星齿轮机构动力合成的原理，设计了具有广阔应用前景的带式输送机电液并联式混合驱动系统。采用AMESim仿真软件，建立了主交流电机变频调速驱动系统和辅助液压驱动系统模型，并进行了带式输送机从启动到稳定运行的动态特性分析。结果表明：所设计的电液混合驱动系统在带式输送机启动过程中，能进行功率、转速和转矩的合成，主、辅系统能够实现协同工作，带式输送机实现了“S”形速度曲线的软启动；在辅助液压驱动系统的工作下，主驱动电机的装机功率降低到了合理范围。
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  电气比例阀压力自校正控制策略研究

  陈孝玉, 刘小雍, 张强

  液压与气动. 2019, 0(04): 90-95. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.015

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   电气比例阀压力输出控制具有时变、非线性特点，常规PID控制方法很难适应其响应快速、控制精确高的要求，深入分析了电气比例阀结构与工作原理，建立了电气比例阀非线性数学模型。提出采用PID参数自适应整定的模糊PID控制策略，详细分析了模糊PID控制器的设计方法。在软件MATLAB/Simulink中对控制系统进行了设计与仿真，并将控制效果与常规PID控制和模糊控制效果进行了比较分析。结果表明：模糊PID控制算法能使比例阀压力输出控制具有更好的动静态特性和自适应能力。
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  基于AMESim与Simulink的反后坐装置结构仿真分析

  徐新奇, 韩晓明, 李强, 梁兴旺

  液压与气动. 2019, 0(04): 96-100. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.016

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  为解决传统火炮反后坐装置难以控制后坐阻力，得到理想后坐阻力规律,提出用液压伺服阀辅助调节控制反后坐装置的后坐阻力规律。在节制杆式制退机的基础上，采用AMESim与Simulink软件进行联合仿真，建立阀控反后坐装置的仿真模型，结合灰色预测模糊控制算法，分析了不同伺服阀开口大小和延时时间对后坐阻力的影响。结果表明：合适的伺服阀开口大小能有效减小后坐阻力，得到理想后坐阻力规律；延时时间会使控制效果减弱，采用灰色预测模糊控制算法能尽可能减小伺服阀延迟时间对后坐阻力规律影响。
工程技术
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  气体置换方式对密封容器置换效率的影响研究

  李芳, 殷俊, 刘延龙

  液压与气动. 2019, 0(04): 101-106. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.017

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  针对某种密封容器体积较大、气体置换时间长，且对密封容器内气体流场形态了解不足等问题，采用数值模拟和理论计算两种方法分别对“充放同时进行”和“抽气+保压+充气+保压”两种气体置换方式进行研究。结果表明：“充放同时进行”方式的气体置换效率更高，用时更少，且随着置换时间的增加气体置换率逐渐增大，但增幅逐渐减小，27 min时气体置换完成；而“抽气+保压+充气+保压”方式的气体置换时间是由充、抽气压力决定的，假定情况下的气体置换时间为104 min，可通过增加充、抽气压力来提高置换效率。
理论研究
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  斜盘式轴向柱塞泵最小留长比的计算与仿真

  兰晋, 董乃强, 杨斌, 陈建, 党亚娟, 张勤

  液压与气动. 2019, 0(04): 107-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.018

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  柱塞设计合理与否是影响柱塞泵寿命的重要因素之一，而柱塞的最小留长比是柱塞设计的关键指标。为了提高柱塞泵使用寿命，需要对柱塞最小留长比设计方法进行深入研究。首先结合柱塞受力采用数值分析的方法得到柱塞最小留长比的理论计算公式，并应用ANSYS仿真软件对结果进行对比复核，此后将计算结果应用到产品中进行试验考核，验证了最小留长比计算的正确性,从而为最小留长比的设计提供了一种有效方法。此外应用以上设计方法对4种常用缸体材料的最小留长比进行了计算分析与试验验证，得到了相应的最小留长比，为工程实践中最小留长比的实际选用提供了一定的数据支持。
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  基于特征参数和功率谱分析的液压滑阀内漏声发射检测实验研究

  何毓明, 彭利坤, 宋飞

  液压与气动. 2019, 0(04): 113-120. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.019

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  内泄漏直接影响液压系统的工作效率，常用的检测方法主观性强、效率低。以5组通径16 mm的三位四通换向滑阀为研究对象，设计并搭建了液压滑阀内泄漏声发射检测实验台。对比声发射信号的幅值域参数大小和响应时间，确定了最佳测量点。结合实验数据，找到了压力、间隙高度对幅值域特征参数的影响规律。运用AR功率谱提取信号的特征频率，发现滑阀内漏的声发射信号基频为40 kHz，泄漏量越大，特征频率越向低频方向偏移；特征频率呈现倍频的关系，内漏滑阀的功率谱曲线有小幅波动，正常滑阀功率谱曲线光滑。所得实验数据和结论对构建滑阀内漏诊断数据库具有重要意义。
工程技术
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  某运载器作动器密封设计及实验验证

  杨敏勃, 季月月, 纪明, 付朝晖

  液压与气动. 2019, 0(04): 121-127. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.020

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  针对某运载器作动器恶劣的工作环境和可靠性要求高的特点，对影响其密封性能的各主要参数进行了设计。采用O形金属橡胶密封圈作为密封件，并且密封圈表面包覆层采用填充石墨的聚四氟乙烯材料，该材料具有良好的润滑性，解决了普通润滑脂高温下易变性易分解的问题。给出了密封圈最大压缩率和最小压缩率的计算方法，提出了一种密封圈规格选取的经验算法。设计了一种非标的梯形密封槽结构并给出了槽深和槽宽计算方法，对密封槽表面粗糙度及筒体和活塞杆之间的配合间隙给出了参考值。最后进行了作动器密封性能验证实验，实验结果表明作动器密封性能良好。
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  低压安全阀全开流量偏低的原因分析与优化改进

  刘群, 宋显成

  液压与气动. 2019, 0(04): 128-132. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.021

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  闭式液压伺服系统在工作过程中液压油温度升高、体积膨胀，设置低压安全阀是为了防止伺服系统低压油路压力升高破坏液压系统。针对某型号低压安全阀产品全开流量低于指标要求的情况展开理论计算和仿真分析。根据CFD仿真得到的流场压力云图，找出了全开流量偏低的原因——阀芯爪部倒角偏小，证明了增加阀芯爪部倒角可提高全开流量，并最终提出了合理的优化方案。经对比试验验证，优化改进方案可行，确有实用性和可操作性，该问题得到解决。
综合应用
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  基于伺服机构模拟装置的仿真模型分析

  成兆义, 陈安平, 李俊岩, 邓涛

  液压与气动. 2019, 0(04): 133-138. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.04.022

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  伺服机构是控制系统中关键的控制执行机构，其组成较为复杂且成本较高，测试试验时流程繁琐，不利于重复测试。提出一种用于仿真的伺服机构模拟装置，主要用于替代价格较为昂贵且工作寿命有限的真实伺服系统，可模拟伺服系统极限工作状态和特性变化范围，重点对实现该模拟装置的仿真模型进行分析论述。伺服机构模拟装置由一台伺服控制器和一套主要以NI公司硬件为基础的PXI总线控制器作为硬件平台，其中， PXI总线控制器用于模拟真实伺服系统其他硬件特性和负载特性。伺服系统的系统仿真模型主要包括控制算法模块、执行机构模块、能源模块、负载模块，其中，控制算法模块运行于伺服控制器中，执行机构模块、能源模块、负载模块运行于PXI总线实时测控系统中。通过开发的模拟装置各部分软件对控制器及其硬件板卡进行各种操作，以满足系统的需求。通过对系统性能测试结果分析，全部数据满足相关技术指标要求，与真实产品测试结果相比相差较小，能够满足使用要求。