2021年, 第45卷, 第11期　刊出日期：2021-11-15

  

• 全选
  |

专题
• Select
  高压液压能源系统热特性及热控制仿真分析

  刘家辉, 顾单婷, 权凌霄, 赵国庆, 葛曜文, 卫健, 姚建勇

  液压与气动. 2021, 45(11): 1-9. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.001

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  高压液压技术是未来飞机液压系统的主要发展趋势,由于损耗功率增加,系统温度变化将更加剧烈并影响飞行安全,因此,高压液压系统的热特性与热控制技术是未来飞机液压系统设计需要考虑的一个重要因素。以某高压液压能源系统为例,对液压能源系统的主要液压元件进行生热和散热机理分析。利用AMESim软件开展液压系统温度特性分析,权衡系统是否需要热交换器。结果表明:热交换器有效降低系统油液温度至安全温度内;同时,得到燃油-液压油热交换器位于不同位置、系统在不同飞行阶段下不同环境温度、机翼处管路引入冷气流等工况下温度变化趋势,为飞机高压液压能源系统热设计提供参考。
• Select
  电液伺服泵控系统柔性传动比理论研究

  李渊, 艾超, 闫桂山, 张天贵, 陈革新, 贾春玉, 陈文斌

  液压与气动. 2021, 45(11): 10-17. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.002

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  电液伺服泵控系统具有高效节能、高功重比和环境友好等技术优点,但受诸多非线性因素的影响,系统传动特性表现出极强的非线性。通过深入研究电液伺服泵控系统的传动特性,提出柔性传动比理论,建立电液伺服泵控系统的数学模型,得到伺服电机-定量泵-液压缸之间的柔性传动比规律。对柔性传动比应用进行研究,提出基于广义排量的压力控制策略。搭建系统柔性传动比仿真与试验平台,对柔性传动比理论应用进行仿真和试验研究。研究结果表明,柔性传动比理论的应用对压力控制具有良好的控制效果,将为电液伺服泵控系统的工程推广与应用奠定良好的基础。
理论研究
• Select
  电液振动台正弦运动控制方法

  韩朝阳, 范大莽, 关广丰, 熊伟, 王海涛

  液压与气动. 2021, 45(11): 18-24. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.003

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。
• Select
  基于MATLAB的掩护式支架运动学仿真与实验

  袁祥, 高飞, 廉自生

  液压与气动. 2021, 45(11): 25-31. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.004

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  液压支架作为基于二自由度四连杆机构的支护设备,每个结构部件的旋转角度受驱动部件的制约,直接影响顶梁的支护效率和运动轨迹。基于Denavit-Hartenberg(D-H)理论实现了支架各部件在不同坐标系下的位姿转换,建立了液压支架的运动学模型;利用MATLAB软件分析了液压支架的工作空间,融合Alpha Shape理论对支架顶梁运动轨迹进行分析,得到了顶梁工作空间的边界点;分析了立柱、平衡千斤顶的不同长度对顶梁、掩护梁以及后连杆位姿角的影响;通过自主开发的无线感知网络搭建了液压支架的位姿监测系统,并验证了模型的可靠性,为工业应用提供了理论和实践指导。
• Select
  飞机燃油系统活门关闭特性分析和试验研究

  郭衍锋, 张小军, 潘俊, 韩贞荣, 邱在辉, 苗扬

  液压与气动. 2021, 45(11): 32-38. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.005

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  随着飞机燃油系统的广泛应用,由于压力和流量的增大,燃油系统活门在关闭过程中容易出现结构变形,导致活门出现卡死和无法完全关闭的现象。通过建立球形燃油活门的三维流固耦合动力学模型,基于Workbench平台,对活门关闭过程瞬态特性进行仿真分析。结果表明:流道中活门关闭旋钮为易变形结构,在流体压力作用下变形量较小;变形量随开度呈非线性正相关变化,在进口压力逐渐增大时,压力差随之变大,此时活门无法正常关闭;对同类活门做对比分析试验,发现仿真和试验结果基本吻合,提出适当降低流量和压力是延长活门寿命的重要方法。
• Select
  多孔介质空气轴承静态特性仿真分析

  刘浩, 须颖, 王本明, 姚建华, 陶文彬

  液压与气动. 2021, 45(11): 39-46. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.006

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  多孔介质空气轴承作为气浮导轨的关键零部件,其静态特性对导轨性能至关重要。采用有限体积法进行了多孔介质空气轴承静态特性仿真,设计了多孔介质平板试验。采用可压缩Forchheimer方程获得多孔介质的渗透率系数;采用X-ray断层扫描方法分离了多孔介质内部孔隙结构,并将孔隙结构细分获得孔隙度。分析了多孔介质CT三维扫描图像的最小重复单元。基于CFD方法对多孔介质空气轴承静态特性进行了数值模拟,对网格数量无关性进行了验证。结果表明:通过合理设计多孔介质的形状和大小以及气膜的厚度,空气轴承能够获得较好承载力和静刚度。
• Select
  一种乳化液泵分级故障诊断方法

  牛锐祥, 丁华, 施瑞, 李海平

  液压与气动. 2021, 45(11): 47-53. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.007

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  针对乳化液泵故障机理复杂、故障诊断难的现状,提出一种乳化液泵分级故障诊断方法。首先,通过深度自编码网络(Deep Auto-Encoder Network,DAEN)实现乳化液泵故障的第一级诊断,以乳化液泵的14个特征参数作为输入,自适应特征学习,识别故障形式;然后,通过专家系统实现乳化液泵故障的第二级诊断,将已识别的故障形式与必要故障信息作为专家系统输入,得到明确的故障定位。实验表明,深度自编码网络平均准确率98.712%,优于深度神经网络和卷积神经网络,可靠性高,可以完成第一级诊断任务,然后通过专家系统完成第二级诊断任务,分析产生原因,操作简单。将该方法编制成后台可运行的程序,嵌入煤矿综采工作面智慧云平台。经过实际测试,该故障分级诊断方法能够快速有效定位故障位置,提高诊断精度。
• Select
  新型芯轴式液压缓冲器设计与流场分析

  王成龙, 高远, 曾庆良

  液压与气动. 2021, 45(11): 54-61. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.008

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  针对传统液压缓冲器缓冲容量低、压力峰值大、缓冲不平稳等问题,提出一种新型的芯轴式液压缓冲器,并应用数值模拟的方法对该缓冲器进行流场分析。基于流体动力学理论,利用Fluent软件得到了缓冲器在初始状态下高压腔、低压腔和阻尼孔的压力及其差值的变化情况。改变螺距、槽宽和槽深等结构参数,得到了新型芯轴式液压缓冲器的压力及压差变化规律。结果表明:螺距对缓冲器缓冲特性有明显影响;槽宽和槽深对缓冲性能的影响取决于螺距的大小。
综合应用
• Select
  液压支架大流量安全阀冲击特性试验系统设计与分析

  张嘉鹭, 赵继云

  液压与气动. 2021, 45(11): 62-68. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.009

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  针对液压支架大流量安全阀,设计了以蓄能器组为辅助动力源的冲击特性试验系统。通过FAD500/50型大流量安全阀的冲击试验,得到了安全阀受冲击作用下压力、流量的响应曲线,并研究了蓄能器总容积、充液压力及插装阀组阻尼孔直径等关键参数对试验结果的影响规律。结果表明:所设计的试验系统可在规定时间内达到国家标准要求的阀前冲击压力,且被试安全阀在冲击压力到达前开启;增大蓄能器的总容积或充液压力,均对冲击载荷响应时间影响不大,但增大插装阀组可调阻尼开口量,会显著缩短冲击载荷响应时间,且流量超调、压力波动也明显增大;通过调整试验系统关键参数,可改变冲击载荷的强度,变化压力上升梯度,提供安全阀冲击试验所需的不同流量,进而模拟不同的冲击工况。
理论研究
• Select
  高档数控机床静压转台双环形油腔流场特性仿真

  王京, 申峰, 周彬, 李金义, 肖加锋

  液压与气动. 2021, 45(11): 69-75. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.010

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为了提高高档数控机床的加工精度和稳定性,设计了一种新型的双环形油腔结构。基于流体动力学理论,并采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法,研究了入口雷诺数对油腔内部流场结构和油腔承载力的影响。结果表明:入口雷诺数对于油腔内部流场结构和油腔承载力均具有重要影响;随着入口雷诺数的增大,油腔中心凹槽内部由单胞对流发展成多胞对流;同时,油腔承载力也相应增加。通过与传统圆形油腔对比发现,在相同入口雷诺数条件下,双环形油腔具有更高的承载力。该研究对设计高档数控机床新型油腔结构、优化油腔几何结构、提高承载力和加工精度有指导意义。
• Select
  油茶果采摘机阀控液压马达模糊神经网络PID控制

  范子彦, 李立君, 李宇航, 吕辉, 傅雄辉

  液压与气动. 2021, 45(11): 76-85. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.011

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  推摇式油茶果采摘机在作业机构作业时,需要保证振动液压马达恒定转速输出,以保证油茶果能够顺利通过推摇振动从树枝脱落,对此,推导了推摇式油茶果采摘机阀控振动液压马达系统的状态空间方程,并在传统增量式PID控制原理的基础上设计了模糊径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络PID控制方法。采用MATLAB/Simulink仿真软件对液压系统在空载和5 s带载工况进行仿真,并与传统PID控制和模糊PID控制方法进行比较和分析。仿真结果显示,传统PID控制和模糊PID控制响应速度较慢、鲁棒性较差;而采用模糊RBF神经网络PID控制方法响应速度快、鲁棒性强,能够很好地满足振动液压马达恒定转速输出的要求,并且能够灵活地在线调整PID的3个参数,控制精度较高。
• Select
  半主动升沉补偿系统的非线性建模与仿真

  展勇, 吴少飞, 付钧升, 徐建安, 丁毅然

  液压与气动. 2021, 45(11): 86-93. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.012

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为验证液压缸非线性力对半主动升沉补偿系统的影响,设计了一种半主动升沉补偿系统的非线性模型,并提出了提高系统补偿效率的方法。首先建立液压缸受到的非线性摩擦力和非线性弹簧力的仿真模型,然后将非线性力的影响加入到被动和半主动升沉补偿仿真模型中,最后提出了增大液压缸和蓄能器之间的油管直径的方法以提高半主动升沉系统补偿效率。仿真结果表明:在峰值为6 m,周期为10 s的规则正弦波浪作为船舶升沉位移输入时,非线性摩擦力会使被动和半主动升沉补偿系统的补偿效率降低,而非线性弹簧力对系统的影响较小,可以忽略不计。提出的方法能有效提高半主动升沉补偿系统补偿效率。
• Select
  螺杆压缩机高能效设计的现状及展望

  彭博, 严迪

  液压与气动. 2021, 45(11): 94-105. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.013

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  作为一种典型的容积式压缩机,螺杆压缩机以急剧增长的趋势广泛应用于各个工业领域,在节能环保等技术要求逐渐提升的背景下,其能效水平的高低已成为决定其未来发展的关键指标。详细介绍了螺杆压缩机高能效设计方面的研究现状,重点针对影响能效方面的关键因素,包括几何参数、运行参数、系统的结构形式、驱动形式等进行了详细的对比综述。对螺杆压缩机能效方面的研究进展进行分析和讨论,并对其未来的发展方向进行展望。
工程技术
• Select
  绳牵引轨道运输车辆液压制动系统的设计

  彭元帅, 胡军科, 肖连平, 彭钰峰

  液压与气动. 2021, 45(11): 106-111. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.014

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  绳牵引轨道运输车辆是一种依靠钢丝绳牵引的煤矿运输设备,主要运行在矿井长距离、大坡度巷道中。在长期工作时,钢丝绳会出现断裂或者打滑的现象,运输车辆必须要及时制动停车,因此为绳牵引车辆提供足够制动力对煤矿安全至关重要。目前的制动装置大多使用碟簧力或者利用制动车自身重力与轨道摩擦制动,这两种方式的制动力有限,制动距离长。针对以上问题,采用液压制动方案对轨道车辆的制动性能进行研究,设计了整个液压制动系统,蓄能器作为主要动力源,并用充液阀稳定蓄能器压力,确定了液压系统的主要参数,合理选择了液压系统的元器件,设计了正压式的制动执行机构,对整个装置进行合理的布置,最后,基于所搭建的制动梭车液压系统试验台,进行了蓄能器建压和制动力测试。结果表明,该系统可以有效提供稳定的液压力,满足了对制动力的需要。
综合应用
• Select
  液压专业课的虚拟仿真实验教学

  杨秀萍, 胡文华, 徐晓秋

  液压与气动. 2021, 45(11): 112-116. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.015

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  实验教学是液压专业课程的重要环节。针对传统液压实验教学资源不足等问题,采用AMESim和Automation Studio软件开发虚拟仿真实验,并应用于实验教学中。实践表明,仿真实验拓展了现有实验内容的深度和广度,丰富了实验教学资源和教学形式,与实物实验优势互补,相互验证。仿真实验的实施,有利于学生理解抽象的专业知识,培养学生进行实验设计和实验调试等综合能力,调动学生参与实验的积极性和主动性,提高实验教学质量和教学效果。
工程技术
• Select
  驻极体空气过滤器用于燃气轮机末滤的效率特性

  邱玮坤, 杨晓光

  液压与气动. 2021, 45(11): 117-120. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.016

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  某燃气轮机机组使用驻极体空气过滤器作为末级过滤,一段时间后出现效率曲线快速下降、压气机水洗频率增加等异常。基于EN 779—2012标准,在EN3600实验台等试验设备上设计了褶尖检测试验和多工况效率试验。结果表明,驻极体空气过滤器静电效应随使用时长增加下降过快;对于需长期连续使用的过滤系统末级,在静电电荷逸失较快的问题未得到改善之前,应慎重选用驻极体过滤器。研究结果可为相关从业人员的设计、选型和科研提供参考。
理论研究
• Select
  某型导弹高压正向式减压阀静态特性分析

  秦新亚, 王学生, 刘延斌, 陈琴珠, 赵赛

  液压与气动. 2021, 45(11): 121-127. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.017

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  高压气动减压阀是导弹/发射筒气源装置的重要元件,用于气源装置高压气瓶出口气体的减压与稳压。设计一种正向直动式减压阀,并建立其静态数学模型,用AMESim软件对其静态特性进行仿真分析,讨论锥形阀芯半角、敏感活塞面积和弹簧总刚度对该减压阀压力特性的影响。结果表明:锥形阀芯半角的增大能提高减压阀的调节精度;活塞面积的增大能提高调节精度,增大到一定值时,调节精度无明显提高,同时要考虑减压阀的尺寸;弹簧刚度的减小能提高减压阀的调节精度。
工程技术
• Select
  步进模块法在全气动回路设计中的应用

  刘文婷

  液压与气动. 2021, 45(11): 128-133. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.018

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  常用的行程程序控制回路设计方法繁琐易出错,为了解决这一问题提出了步进模块设计方法。分析了步进模块的结构与工作原理,并详细总结了步进模块设计方法的一般步骤。利用这种方法分别设计出多缸单往复、多缸多往复及有并列动作的行程程序的全气动回路原理图;利用Fluid-SIM软件对所设计的几种气动回路分别进行仿真。结果表明,执行元件能够按照预定的顺序依次完成相应的动作,验证了这一设计方法的正确性。
• Select
  电磁脉冲阀动态性能的AMESim仿真及双压控制改进

  何志壮, 叶骞

  液压与气动. 2021, 45(11): 134-142. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.019

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  以某型号电磁脉冲阀为研究对象,分析其机械结构及工作原理并建立了物理运动模型。利用AMESim仿真软件建立了电磁脉冲阀的系统仿真模型。通过仿真分析与实验验证得到双压控制改进方案对电磁脉冲阀出口气压动态性能的影响。结果表明,双压控制方案能够有效地减少出口气压的响应时间并节省关闭时间。仿真分析与实验验证结合的方法可用于先导式电磁阀的设计分析和性能改进。
理论研究
• Select
  混凝土泵摆动系统运行规律与参数优化

  陈玲, 卜庆锋, 赵延斌, 刘永状

  液压与气动. 2021, 45(11): 143-151. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.020

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  摆动系统是混凝土泵的关键部件,用于实现泵料和吸料的切换。通过分析摆动系统的液压结构和工作原理,建立摆缸缓冲数学模型,分析缓冲腔压力冲击的影响因素。基于AMESim平台建立摆动系统的仿真模型,分析摆动系统的运动特性,得到蓄能器体积、摆缸缓冲结构对摆动性能的影响规律。优化摆动系统的参数,使换向时间由190 ms缩短到160 ms,同时摆动冲击并未明显增加,满足快速摆动的要求。为混凝土泵摆动系统的设计和优化提供了仿真平台和理论依据。
• Select
  多功能液压破碎机阀芯泄漏特性的数值模拟分析

  刘健, 吉万健, 吴佑俭, 闫薇

  液压与气动. 2021, 45(11): 152-157. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.021

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  多功能液压破碎机用多路阀系统中,阀体和阀芯之间依靠间隙密封,因此不可避免会存在一定的泄漏量。过大的泄漏量不仅会造成能量的损失,还严重影响着阀的执行速度及工作性能。以多路阀转锤联阀芯、阀体无相对运动状态下的缝隙为例,采用理论计算以及数值仿真的方法研究间隙大小、偏心、阀芯直径、封油长度、均压槽数量等因素对泄漏流量的影响,得到各参数对泄漏流量的影响规律及缝隙中流体的运动状态,为阀芯、阀体配合缝隙处的结构设计和参数优化提供了参考,对工程实践具有重要的参考价值。
• Select
  含双重补偿的液压缸位置同步控制

  周强, 张东民, 王磊, 吕雷雷

  液压与气动. 2021, 45(11): 158-164. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.022

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  非对称液压缸同步控制系统在大型、重型工业设备中应用广泛,其同步性能和响应速度直接影响设备的稳定运行。为了进一步优化对称阀控非对称液压缸同步系统,对阀控非对称液压缸进行建模分析。基于非对称液压缸特性及负载变化范围大的特点,提出了模糊补偿控制方法来提高液压缸的响应速度;针对液压缸的同步问题,设计了交叉耦合的前馈补偿控制方式来缩小同步误差。利用AMESim搭建液压回路系统模型作为控制对象,并联合Simulink搭建控制系统进行仿真。仿真结果表明:相比于改进前,在负载不断变化且具有偏载的情况下,含双重补偿的同步控制可以明显减小液压同步系统的跟踪误差与同步误差。
综合应用
• Select
  液压制动钳体疲劳断裂分析

  许钦华, 刘帅, 张敬斌

  液压与气动. 2021, 45(11): 165-172. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.023

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为解决2种典型液压制动钳体的疲劳断裂问题,借助扫描电镜对裂纹类型及裂纹产生的起始位置进行了分析,通过有限元方法证明了疲劳破坏区域存在的设计缺陷,结合钳体断裂位置的实际加工尺寸,提出结构改进方法并通过了试验验证,为类似产品的设计提供了参考。阐述了在没有材料疲劳数据的情况下,计算疲劳利用系数的方法及钳体疲劳试验工况设置的依据。分析了网格尺寸、载荷形式、连接方式的差异对有限元计算结果的影响,证明了简化建模方法的有效性,可用于结构中非接触部位的受力分析。
理论研究
• Select
  圆台形滑阀反馈节流静压支承性能分析

  曾永龙, 彭文杰, 杜涛, 陈军

  液压与气动. 2021, 45(11): 173-179. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.024

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为克服静压支承系统中滑阀型和薄膜型两种常用的反馈式节流器的不足,根据静压支承系统需求,设计了一种圆台形滑阀反馈节流器结构,并介绍了其工作原理。分析圆台形滑阀节流静压支承系统的静动态特性,节流器的进油变量指数与支承油腔排油变量指数相当,使其动态响应较高,在有外加载荷作用时,根据系统模型方程讨论了支承刚度、油膜间隙、稳定性及幅频特性,并结合支承腔油膜间隙近似不变原则,推导出了节流器相关结构参数的设计公式。
• Select
  煤矿铰接车辆线控转向技术综述

  吉庆, 王腾, 赵远

  液压与气动. 2021, 45(11): 180-188. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2021.11.025

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  线控转向是提高煤矿铰接车辆在复杂环境灵活稳定运行的一项前沿基础技术,不仅能够提升铰接车辆转向性能,还是未来实现智慧矿山无轨辅助运输系统智能化、无人化的核心技术。针对铰接车辆线控转向技术,分析了线控转向系统的发展现状,阐述了线控转向系统应用于煤矿铰接车辆的优势,指出在应用过程中的痛点和难点;分别对线控转向系统的电液控制以及执行元件等在节能性和控制精确性等方面进行研究,归纳总结出适用于煤矿铰接车辆的电液泵控和电液阀控两大主流技术,分析对比了两种技术的原理和特点;聚焦铰接车辆线控转向的五大关键技术,提出了实现关键技术的路径;探讨了节能性、容错性、控制精度在未来的发展趋势。旨在通过对线控转向技术的研究,为煤矿铰接车辆转向性能的优化和实现自主行走提供科研思路,为更快地实现智能化无轨辅助运输打好扎实基础。