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2020年, 第0卷, 第06期 刊出日期:2020-06-15
  

  • 全选
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    理论研究
  • 王睿, 邰明皓, 宋昀泽, 陈龙, 朱玉川
    液压与气动. 2020, 0(06): 1-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.001
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    介绍作动器的结构组成,并对作动器工作原理进行分析。对旋转主动阀的配流过程进行分析,得到主动阀旋转过程中通流面积的变化规律。依据磁致伸缩材料输出特性以及旋转主动阀配流特性设计调频调速、调相调速及调幅调速3种方案对作动器输出流量进行调节。对比分析3种方案优缺点,并选择调幅调速作为作动器调速方案。基于调幅调速结合调相换向设计作动器位置控制方案,搭建测试平台进行实验验证。结果表明,所设计方案能够使作动器实现位移跟踪,跟踪幅值3 mm、频率4 Hz,正弦位移相对误差为087%。
  • 张增猛, 王旭, 杨勇, 弓永军
    液压与气动. 2020, 0(06): 7-11. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.002
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    针对水液压直驱球阀,研究了球阀的阀座上是否存在倒角的2种不同阀口形式对阀芯所受稳态流体作用力特性的影响;采用基于COMSOL Multiphysics的 CFD仿真的方法,分别对2种阀口形式下, 阀芯在不同阀口开度、不同进出口压差下所受稳态流体作用力进行了数值求解, 并对比了2种阀口形式下的通流流量大小,最后,对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明,阀口形式不同时,阀芯所受的稳态流体作用力的大小和方向不同,阀口的通流流量不同;网格无关性验证仿真结果是可信的,此研究可用于指导直驱球阀的结构优化设计。
  • 工程技术
  • 宋佳, 尹满义, 孟俊晓, 王维福, 孔祥东, 艾超,
    液压与气动. 2020, 0(06): 12-21. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.003
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    以大型正流量控制挖掘机液压系统为研究对象,理论分析液压系统压力损失,建立机电液联合仿真模型,重点分析挖掘机典型工况下整机液压系统压力损失,探究出了不同动作整机压力损失具体数值以及压力损失分布情况。仿真结果表明:由于斗杆挖掘多路阀具有回油再生功能,管道中流量最大,达到910 L/min,使得斗杆挖掘液压系统压力损失较高,泵1侧进油路压力损失为3.31 MPa,泵2侧进油路压力损失为3.91 MPa。通过实验验证了仿真结果的准确性,为正流量控制挖掘机能量损失研究和性能提升奠定基础,提高挖掘机研发效率。
  • 理论研究
  • 张亮, 李佳, 刘怀广,
    液压与气动. 2020, 0(06): 22-28. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.004
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    为提高气浮支承承载力和刚度,设计了一种梯形均压槽表面节流气浮支承。建立梯形均压槽气浮支承流场的CFD模型,进行数值仿真。研究了梯形均压槽的半径、深度、数目、角度和供气压力对静压气浮支承静态特性的影响规律。结果表明:梯形均压槽可以提高气浮支承的静承载特性;在相同气膜厚度下,气浮支承的承载力随梯形均压槽深度、数目、角度、半径及供气压力的增加而提高;刚度随着均压槽深度、数目、半径及供气压力的增加而增大;刚度峰值所对应的气膜厚度随着均压槽的半径、深度、数目增加而增加。因此,合理设计均压槽可以有效提高气浮支承的静态性能。
  • 工程技术
  • 赵海娟, 张宝成, 黄家海, 王鹤, 束世辰
    液压与气动. 2020, 0(06): 29-36. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.005
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    现有的比例调速阀通过数字流量补偿方案对流量进行控制,已具有良好的等流量特性。但出现负载扰动时,存在阀芯响应速度慢,流量超调大的问题。结合广义预测控制理论和压差前馈控制理论,设计了一种新型数字补偿器,实现对比例调速阀输出流量的精确控制。首先针对负载扰动引起调速阀性能下降的问题设计了压差前馈控制器,通过对扰动量的补偿减小阀芯冲击;然后依据广义预测控制原理设计流量跟踪控制器,实现阀芯快速的动态响应。利用AMESim与MATLAB/Simulink搭建联合仿真模型,对该阀动静态特性进行分析。仿真结果表明:在负载阶跃时,该阀响应速度快,流量超调小,抗负载干扰能力强,具有较高的静动态特性。
  • 理论研究
  • 娄磊, 吴万荣, 倪寿勇, 栾云广, 许东
    液压与气动. 2020, 0(06): 37-42. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.006
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    螺旋钻机回转系统在换向过程中会产生较大的冲击与振动。为了降低螺旋钻机回转系统在换向时的冲击,采取减小换向瞬间节流阀芯开口面积的方法,推导了单节、双节U形节流阀芯不同位移时阀口的通流面积公式。加工了单节、双节U形节流阀芯,并将其应用于螺旋钻机的回转冲击试验。实验结果表明,采用双节U形节流阀芯,可以有效减小回转马达换向时进油腔的最高冲击压力和压力波动幅值,使螺旋钻机回转换向过程更平稳。
  • 综述
  • 闫政
    液压与气动. 2020, 0(06): 43-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.007
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    为分析不同控制方法在阀控液压马达角位移控制系统中的应用效果,分别基于PID闭环控制、极点配置法及含有状态观测器的极点配置法对阀控液压马达角位移随动系统动态特性进行对比研究。首先,简要介绍了阀控液压马达系统的工作原理;其次,分别建立了阀控液压马达角位移控制系统的传递函数、方框图及状态空间表达式,并对该系统的时-频域特性与能控-能观测性进行分析;在此基础上,分别基于3种控制方法对阀控液压马达角位移控制系统进行设计,并利用MATLAB/Simulink软件对系统阶跃响应进行了仿真分析,以对比各控制方法在阀控液压马达系统中的应用效果以及状态观测器极点位置对系统动态特性的影响,为改善阀控液压马达系统的动态特性提供理论依据。
  • 工程技术
  • 史彬锋, 方桂花, 胡娟
    液压与气动. 2020, 0(06): 52-56. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.008
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    基于对汽车行驶过程中重力势能的利用,设计研发了路面液压发电装置。对路面液压发电装置中的重要部件蓄能器,建立了考虑菌型阀影响的数学模型。依据数学模型,利用MATLAB/Simulink编程仿真,分析得出路面液压发电装置吸收冲击响应性能与蓄能器预充气压力、连接管路长度、连接管路直径的相关关系,同时也完善了蓄能器数学模型。
  • 理论研究
  • 苏永红, 姚平喜, 张庆慧
    液压与气动. 2020, 0(06): 57-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.009
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    气垫悬浮系统利用压缩空气使气垫与地面形成气膜,具有承载力大、对地面破坏小、底盘低、摩擦力小等优点。气垫的承载特性对于搬运系统的设计至关重要,决定着压缩机的功率大小。利用软件对气垫流场进行建模及模型离散化,并利用计算流体动力学分析软件Fluent对气垫单元的承载特性进行了仿真分析。仿真获取了一定厚度气膜下气扩垫内流场压力、速度云图,同时分析得到了气垫承载力和供气量等技术参数与供气压力、气膜厚度、进气孔径等气垫设计参数之间的匹配关系,为气垫搬运系统的设计提供理论支持。
  • 龚中良, 郭华雄, 陶宇超, 陈昌和
    液压与气动. 2020, 0(06): 63-69. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.010
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    均流孔板作为空气净化设备送风系统的气流均布元件,在增大腔体气流均匀性,提升设备净化效果方面具有明显优势。为了研究均流孔板结构及相关参数对其阻力特性的影响,基于流体力学理论,以空气为介质,在入口风速为0.5~8 m/s范围内,对开孔率为0.07~0.48、孔数为286~3185、相对厚度为0.17~0.75的均流孔板进行了阻力特性数值模拟分析。分析结果表明:开孔率对均流板的阻力特性影响显著,相对厚度次之,在高开孔率条件下入口风速对孔板阻力特性影响较小,并且开孔间距与开孔孔径对湍流强度有着重要影响。
  • 赵永强, 朱博文, 刘智, 赵升吨
    液压与气动. 2020, 0(06): 70-77. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.011
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    目前对三螺杆泵的研究趋向于高速、高压、大流量,提高三螺杆泵工作效率的关键是严格控制螺杆变形及间隙以减少泵内泄漏。以三螺杆泵为研究对象,通过泵内流场和螺杆的结构分析,将两者进行耦合得到不同工况下螺杆的变形和应力分布规律。通过分析在耦合作用下的螺杆变形结果可见:主、从动螺杆的啮合间隙大小是影响三螺杆泵容积效率的关键因素之一,适当调整主、从动螺杆的间隙,可避免螺杆之间磨损加剧甚至抱死现象。对比扭矩和流体压力单独作用下以及二者流固耦合作用下的螺杆变形和应力变化发现:流固耦合作用下的螺杆变形和应力与转速呈反比关系,而与功率和输出压力呈正比关系。
  • 工程技术
  • 黄安宁, 郑宇阳
    液压与气动. 2020, 0(06): 78-82. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.012
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    为了了解某型号真空吸铝抬包的引射器中流体流动情况,使用Fluent软件对其进行了数值模拟,分析了其压力及流速分布情况。在此基础上,分析了该型号引射器为单吸入口的不足之处。通过优化结构,将其修改为对称双入口结构的引射器,并再次模拟计算了抬包吸入口的负压值,获得了吸铝所需较科学的最低引射气流压力值。并进一步运用VOF两相流模型模拟了真空抬包的瞬态吸铝过程,获得了不同时刻铝水在抬包中的流动及体积分数分布情况,为设备的升级改造的提供了理论依据。
  • 理论研究
  • 张兆东, 张均利, 张鸿鹄, 陆宝春
    液压与气动. 2020, 0(06): 83-89. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.013
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    现有的液压缸内泄漏检测方法大都为实验室检测方法,主要为保压法、测量液压缸沉降法和量杯测量法等,上述方法均为静态检测方法,均无法在液压缸的使用过程中对液压缸的内泄漏进行态检测。详细地介绍一种基于小波分析提取液压缸内泄漏故障特征值来判断液压缸是否存在内泄漏故障的实时检测方法。该方法实时采集液压缸在运行过程中无杆腔液压油的压力信号并对采集的压力信号运用小波变换获得该压力信号的时频特性,分析获得与液压缸内泄漏故障相关的特征量,通过对提取的被检测液压缸内泄漏故障特征量与无泄漏故障的特征量进行对比的方式来实现对液压缸内泄漏故障的精确检测。可实现在液压缸的工作过程中对其内泄漏故障状态的实时检测,检测的准确度较高,具有一定的工程实际意义。
  • 工程技术
  • 张嘉华, 崔红伟, 常宗旭, 廉自生, 吕建虎
    液压与气动. 2020, 0(06): 90-96. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.014
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    调速型液力偶合器广泛应用于重型刮板输送机的软启动,当处于部分充液状态时,工作腔内流体为复杂的气-液两相环流运动。为了对调速型液力偶合器内流场两相流分布特性进行分析,应用计算流体动力学软件CFX,对单流道流场采用混合出、入口及边界循环条件,分别基于CFX软件中的均一化和非均一化两相流动假设对20%,50%,80%充液率时的工况进行了内流场数值模拟,获得了2种两相流动假设下不同充液率及不同速比下的转矩传递特性曲线,并重点分析了采用非均一化两相流模型时的体积率的分布特性。CFD分析结果很好地实现了对工作腔内气-液两相环流在不同工况下的分布特性与转矩传递特性的预测,为调速型液力偶合器的选型与设计提供了可靠的数值计算方法与理论依据。
  • 理论研究
  • 沈姗姗, 薛明瑞, 周豪
    液压与气动. 2020, 0(06): 97-102. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.015
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    为了深入分析旋流内部流场的压力脉动特性,建立旋流泵数值计算模型,基于标准k-ε湍流模型,开展旋流泵内部流动结构的非定常计算,分析旋流泵进口、出口及压水室的监测点的压力脉动情况,探讨各处压力时域与频域图变化规律,并对脉动特性进行试验验证。结果表明:不同工况下旋流泵压力波动呈现明显的周期性变化;叶轮与隔舌处的干涉作用是压力脉动的来源,隔舌处的脉动主频以叶频为主;旋流泵内部充满大量回流与漩涡,也是造成流动不稳定的因素,该研究结果为旋流泵的稳定运行提供了理论依据。
  • 工程技术
  • 李磊, 张建新, 卢凤臣, 侯超
    液压与气动. 2020, 0(06): 103-108. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.016
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    In order to improve the safety and stability of hydraulic expander products, a hydraulic loading test-bed based on PLC is designed. The test-bed can perform fatigue and overload tests on the expander products, the control system of the test-bed uses the HMI to set parameters and display data, and a closed-loop negative feedback system is used to the control loading pressure in PID regulation with PLC and sensors. The test data shows that expander can work stably under the test requirement range by using the test-bed which can give accurate load regulation. Test-bed not only provide basis for product design,development and improvement, but also has a certain guiding significance for the development of constant loading test equipment.
  • 综合应用
  • 刘凯, 姜凯
    液压与气动. 2020, 0(06): 109-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.017
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    为了解决中药取药难的问题,设计了一种气吸式自动取药机构。该机构包括取药机械手和自动供药装置,采用了负压吸附、柔性阻尼等设计方案。提高了作业效率且减少了对配方颗粒袋的损伤,也降低了漏取、多取的概率。通过对试验样机进行作业性能试验,分析了不同取药失败的原因。结果表明:该取药机构结构简单、具有较好的实际应用前景。
  • 冯铃, 张静文
    液压与气动. 2020, 0(06): 113-117. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.018
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    提出了一种立体车库取车过放节流缓冲系统,给出了过放节流缓冲原理,基于AMESim搭建了过放系统节流缓冲模型并进行了取车过放节流缓冲性能仿真研究,分析了停车厢质量、停车厢速度、溢流阀开启压力、节流阀通径对停车厢过放节流缓冲位移及缓冲缸下腔压力的影响情况,研究结果表明:取车过放缓冲阶段,缓冲缸下腔基本没有压力冲击,前期具有一定的压力波动;停车厢质量和速度对停车厢位移、节流缓冲持续时间的影响是一致的;增大溢流阀开启压力,停车厢位移减小,节流缓冲时间明显缩短;增大节流阀通径,停车厢位移有一定程度减小,节流缓冲持续时间有较大幅度减小,缓冲缸下腔前期压力波动程度明显降低。
  • 工程技术
  • 刘启峰, 万会雄
    液压与气动. 2020, 0(06): 118-126. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.019
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    研制HFC难燃液性能评定柱塞泵试验台架,对完整客观地评定HFC难燃液的使用性能具有重要作用。该试验台架液压系统采用功率回收方式,功率回收率达50.5%,从而起到了节约能源及减少难燃液的发热等作用;采用MATLAB仿真分析表明,柱塞泵的转速及加载压力值均在所要求的指标范围以内,且满足B级精度要求;应用闭环开关控制方式,能将柱塞泵吸液口的液温控制在50~53 ℃范围内。该试验台架具有功能完善、测试准确、功率利用合理、自动化程度高等优点,是油品研发与推广应用的重要试验平台。
  • 钱占松
    液压与气动. 2020, 0(06): 127-134. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.020
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    将三通阀控单作用缸的新型结构应用于炮控性能测试系统,在介绍了炮控性能测试系统的主要组成和工作原理的同时,着重分析了该测试系统的执行机构在系统位置控制方面的应用。通过对执行机构进行数学建模,模型降阶处理,设计了速度反馈校正、串联滞后-超前校正控制器。对闭环后模型的仿真分析得出控制器参数,并用于系统试验验证,系统满足平稳性、快速定位、快速撤离指标要求。拓展了三通阀在位置伺服系统中的应用,对工程具有很强的指导意义。
  • 理论研究
  • 杨珂, 闵为, 段沛, 王卓锋
    液压与气动. 2020, 0(06): 135-140. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.021
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    以双出杆间隙式粘滞阻尼器为研究对象,建立了间隙式粘滞阻尼器的理论计算模型,分析了二甲基硅油的剪切稀化特性引起黏度的变化。运用MATLAB-Simulink建立了理论计算模型,并模拟了在正弦活塞位移运动情况时阻尼器的负载-位移特性。对比实验与仿真计算的负载-位移曲线,实验结果与仿真结果吻合较好,相对误差较小,证明了理论推导的粘滞阻尼器的计算模型是正确的,二甲基硅油的剪切稀化特性引起的黏度变化是影响间隙式粘滞阻尼器力学特性的关键因素。
  • 工程技术
  • 程相, 郑悫, 左哲清, 朱家厅, 张宇
    液压与气动. 2020, 0(06): 141-145. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.022
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    滑阀的内泄漏会使阀控缸系统中的油缸活塞产生自行动作,为减小滑阀内泄漏量,在影响滑阀内泄漏的诸多因素中,选择了易于实现且成本较低的方案——增大滑阀阀芯和阀套的搭接量,同时为了弥补死区以及滑阀工作锐边变钝对滑阀性能的影响,基于数字伺服阀,采用分段变增益的流量增益补偿方案对滑阀中位的线性补偿技术进行了研究。经试验表明,降低滑阀内泄漏及滑阀中位线性补偿方案有效的保证了滑阀的低泄漏及空载流量增益的线性特性。
  • 综合应用
  • 蔡金典, 滕霖, 夏立群, 李奕宁
    液压与气动. 2020, 0(06): 146-151. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.023
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    根据柱塞泵的物理模型参数,分别在AMESim与ADAMS环境中构建了柱塞泵的液压模型与动力学模型,并通过二者的底层接口搭建起液固耦合的轴向柱塞泵虚拟样机模型。基于虚拟样机,研究了EHA三油口非对称柱塞泵的泄漏特性。结果表明:随着负载的增加,泵的泄漏量随之增加,反转时系统产生的泄漏量高于正转,修正前的泄漏量曲线呈线性增加,修正后的泄漏量曲线与试验值更贴合。在此基础上,通过试验测试,验证了仿真结果及设计参数的正确性。
  • 理论研究
  • 吴央芳, 周铖杰, 夏春林, 王玉翰, 陆倩倩
    液压与气动. 2020, 0(06): 152-159. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.024
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    对采用硅流体芯片的气动位置控制系统进行了建模、实验及仿真研究。在采用增量式PID控制的条件下,通过实验得到了系统对阶跃信号、三角波信号及正弦波信号的输出特性曲线,并分析了气源压力变化对控制系统输入输出特性影响较大的原因。当气源压力为0.7 MPa时,系统阶跃响应控制精度最高,进入稳态后误差小于0.077 mm。当气源压力为0.2 MPa时,系统对2 Hz的正弦信号可以较好的跟随。利用AMESim软件对系统进行了仿真研究,仿真结果表明,增加芯片个数可以减小阶跃响应的上升及下降时间,对滞回特性也有一定的改善。
  • 综合应用
  • 顾建军, 黄民昌, 陶键, 李兴勇, 杜方辉
    液压与气动. 2020, 0(06): 160-164. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.025
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    介绍了气囊工作原理。针对某装备油箱内部气囊在工作过程中因耐油性能与气密性能不佳导致装备液压系统无法稳定工作的情况,对其进行失效机理分析,通过解剖大量故障气囊进行故障分析,得到气囊耐油性能与气密性能不佳的主要原因。基于上述分析,从气囊模具设计和生产工艺过程两方面开展优化改进研究,并通过专项性能实验验证,得出有效提升气囊耐油性能与气密性能的具体措施,并将其固化到生产工艺过程中,提高了生产效率和合格率,在实际工程应用中也取得了优质成效。
  • 理论研究
  • 王水安, 郑国, 黄积业, 龙新峰, 楼波
    液压与气动. 2020, 0(06): 165-170. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.026
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    以某燃煤电厂压缩空气系统为研究对象,建立了该压缩空气系统能耗模型、管网压力模型、试验验证模型和Simulink仿真模型,通过试验验证了所建的数学模型及仿真模型的有效性。为了降低该电厂压缩空气系统的能耗,利用仿真和试验手段优化了压缩空气系统的运行,结果显示,该电厂压缩空气系统具有较大节能空间,通过优化运行达到了较好的节能效果。
  • 张祝新, 刘琛华, 孟凡亮, 王立新, 刘谦
    液压与气动. 2020, 0(06): 171-178. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.027
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    为实现弹射座椅模拟器在弹射过程中保持匀速运动,提出一种用调速阀保证弹射速度恒定的液压弹射方案。介绍了该液压弹射系统的工作原理,建立了系统的数学模型,并运用AMESim软件对系统进行建模与仿真。仿真结果表明,调速阀能保证弹射速度恒定,验证了所提方案的合理性;在调速阀的作用下,改变蓄能器供油压力和负载对弹射过程中的匀速运动没有影响,改变调速阀的出油口直径会明显改变弹射速度,调速阀出油口直径越大弹射速度越大。
  • 李海军, 王雷, 王一明
    液压与气动. 2020, 0(06): 179-182. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.028
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    通过对活塞蓄能器的广泛研究,首先对蓄能器的功能和分类进行了整理分析。通过简化某型活塞蓄能器工作原理模型给出了其容量计算公式,并尝试给出了实际工作情况下的气体状态方程。总结各种蓄能器的设计方案,列举了活塞蓄能器设计的关键因素和难点,对传统设计的不足之处进行了详细分析,并相对提出了改进意见。根据上述分析在SolidWorks软件中建立了优化不足和改进设计后的蓄能器三维缸体模型,并对模型进行了应变分析,给出了分析结论,验证改进合理性。
  • 工程技术
  • 徐晶
    液压与气动. 2020, 0(06): 183-188. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2020.06.029
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    飞机燃油系统需要在各种条件下持续向发动机供油。针对目前飞机燃油系统气蚀故障随机性和其故障数据相对不足,提出了基于小波包和迁移学习的飞机燃油泵气蚀故障诊断算法。首先利用小波包分解,对原始采样故障信号进行特征数据提取,再利用分解后的数据和相似结构下燃油泵故障数据构成目标数据和辅助数据,使用基于权重迭代调整的TrAdaboost迁移学习算法进行训练学习,最终完成故障类型的分类。通过已有的实验台和传统算法进行比较,验证了方法的有效性。