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  • 2023年第51卷第20期文章目次
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    • 水基TiC纳米流体液压管道流动特性研究

      2023, 51(20):1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.001

      摘要 (134) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究水基TiC纳米流体在液压管路中流动时的能量损失,采用“两步法”制备满足液压介质流动特性的水基TiC纳米流体。以32号液压油为参考,利用CFD进行液压管道流场仿真分析,对液压管道流动的压降和温差进行实验分析。研究结果表明:液压介质在L形管道和T形管道流动时,随着入口压力的增加,液压介质的压降增大,温差减小;同等入口压力下,水基TiC纳米流体液压介质的压降小于32号液压油,温差大于32号液压油。数值仿真与实验结果基本吻合,因此,水基TiC纳米流体满足液压传动介质的性能要求。

    • 节流孔直径和分布对静压气浮主轴稳态性能的影响

      2023, 51(20):9-16. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.002

      摘要 (64) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用有限元法求解静压气浮主轴内气体流动雷诺方程,计算主轴承载能力、刚度和高度角等稳态性能,研究平均气膜厚度、偏心率、转速不同时直径系数(相邻节流孔直径比)和分布系数(相邻节流孔间隔比)对主轴稳态性能的影响。结果表明:直径系数减小或分布系数增大,承载能力和刚度增大而高度角减小;直径系数和分布系数不变,增大平均气膜厚度,承载能力和刚度减小,高度角先减小后增大;偏心率越大,承载能力越大,刚度越小;转速增加,高度角增大。较小的直径系数和较大的分布系数有利于提高主轴承载能力和刚度,降低高度角;较小的平均气膜厚度有利于提高主轴的承载能力和刚度,较大的偏心率主轴承载能力提高而刚度降低。

    • 具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

      2023, 51(20):17-25. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.003

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:相较负载敏感系统,采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准,系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节,当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡,从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况,提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置,实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证;建立具有该装置的控制系统仿真模型,通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明:该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小;当负载频率小于50 Hz时,不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确;当负载频率为50~80 Hz时,采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%~30%;主阀芯的振荡减小了约85%。

    • 直流短电弧铣削加工GH4099的影响研究

      2023, 51(20):26-31. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.004

      摘要 (32) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究直流短电弧铣削加工GH4099高温镍基合金的性能,采用空心管状石墨作为工具电极,以GH4099为工件材料,通过单因素试验分别分析输入电压、主轴转速以及冲液压力对GH4099的材料去除率(MRR)、工具电极损耗率(TWR)、表面质量和金相组织的影响规律。结果表明:随着输入电压和冲液压力的增大,MRR均呈现先增大后减小的趋势,TWR呈现先减小后增大的趋势;增大输入电压,热影响层变厚;适当提高冲液压力,能够降低加工中的短路现象、工件表面微裂纹和冲蚀孔洞的数量,有利于改善工件表面质量;随着的主轴转速的增大,工件表面质量也有所改善。

    • 考虑流固耦合的装配式管线水击压力波速计算研究

      2023, 51(20):32-38. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.005

      摘要 (45) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以装配式管线为研究对象,分析连接器密封胶圈在水击压力作用下的形变情况。基于厚壁管流固耦合水击模型,提出一种适用于装配式管线耦合水击压力波速计算的新方法。对提出的计算方法进行试验验证,并详细分析密封胶圈以及管道厚径比对装配式管线耦合水击波速的影响。研究结果表明:所提方法计算值与试验实测值吻合较好,说明所提方法是正确可靠的;密封胶圈对水击波速的衰减率随其数量的增多而增大,并且管内输送介质的体积模量越大越能体现出密封胶圈对水击波速的衰减效果;当管道厚径比小于0.05时,所提方法与薄壁管模型计算值偏差很小,说明所提方法对薄壁管和厚壁管均适用;装配式管线各管段连接处的环状空腔扮演着“水击压力缓冲环”的角色,随着管道厚径比的增加,环状空腔对水击响应的衰减作用逐渐增强,使得管内耦合水击波速呈现出先短暂增大,而后持续减小直至极限值的变化情况。

    • 砂轮线速度对摆动磨削凸轮表面质量影响研究

      2023, 51(20):39-43. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.006

      摘要 (41) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过摆动磨削对40Cr钢凸轮样件进行处理,分析砂轮线速度(50、60、65 m/s)对凸轮轴表面粗糙度、金相相织、硬度和残余应力等的影响规律。研究结果表明:随着砂轮线速度的增加,粗糙度呈现先增大后减小的趋势,凸轮轴表面金相组织基本不变,表面硬度呈现持续增加的趋势; y方向上的残余应力大于x方向上的残余应力,在热应力和机械应力的共同作用下,凸轮轴表面的残余应力呈现先增加后减小的趋势。综合考虑粗糙度、金相组织、硬度和残余应力,线速度为65 m/s凸轮轴样品的表面质量相较于其他砂轮线速度下更好。

    • 基于模糊RBF的液压压裂泵同步研究

      2023, 51(20):44-50. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.007

      摘要 (33) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对液压压裂泵的液压缸工作中的不同步导致整个系统流量和压力脉动大、输出效率低、液压元件使用寿命短的问题,以阀控缸为研究对象搭建其数学模型,提出利用模糊RBF神经网络+交叉耦合的控制策略对液压缸的同步动作进行控制。在传统模糊控制的基础上,将模糊控制与RBF神经网络控制融合在一起,根据系统数学模型,设计了跟踪控制器和同步控制器,实现对阀控缸系统的精准控制与同步反馈。仿真结果表明:与传统PID和模糊PID系统相比,模糊RBF神经网络+交叉耦合同步控制策略同步精度高,响应速度快,有较好的鲁棒性和稳定性。

    • 大型液压成形装备快降运动曲线的平稳性设计与控制

      2023, 51(20):51-58. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.008

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型液压成形装备活动横梁快降过程中存在较强的时变性和非线性特点,带来运行过程的冲击和振动问题,严重影响工艺成形质量。针对现有快降控制技术存在的问题,分析活动横梁快降时液压系统的动力学特点,提出基于五次曲线的快降运动规律设计方法。以平均速度最大与冲击最小为约束,采用NSGA-II算法求解最优运动曲线,开发了基于模糊PID的运动曲线跟踪控制策略。通过仿真和实验研究,验证了快降运动曲线设计与控制的有效性,结果表明:活动横梁运动过程中的冲击得到了有效缓解,降低幅度达21%。

    • 运输类飞机全机操纵系统功能检查试验技术研究及应用

      2023, 51(20):59-65. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.009

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:运输类飞机驾驶舱位于机头内部,常规的试验加载设备难以固定,在全机操纵系统功能检查试验中如何准确地模拟飞行员对机械操纵装置加载成为该类试验亟待解决的问题。为了达到考核飞机结构静强度的同时实现舵面的功能检查,提出一种全新的全机静力试验舵面功能检查试验技术。通过驾驶盘双向大转角加载技术、基于响应的载荷谱自动切换技术及多向转角实时监测技术等模拟飞行员操纵过程及舵面受载情况,获得操纵力曲线及舵面响应曲线,成功解决了试验中的加载、控制及测量问题。最后以大型灭火/水上救援水陆两栖飞机操纵系统功能检查试验为研究对象,采用新方法顺利完成了试验,因此该方法满足试验要求。

    • 膛线电解加工仿生阴极工作齿设计与研究

      2023, 51(20):66-70. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.010

      摘要 (32) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决膛线阴极相邻齿间电解液流场出现分散、不饱满和漩涡造成阴极烧伤、加工效率低的问题,根据仿生表面减阻机制,设计不同参数分布的仿生结构的工作齿,利用COMSOL仿真分析了仿生结构的形状参数与电解液流速、湍流参数和剪切速率的关系。结果表明:工作齿表面仿生尺寸为 s =0.2 mm、 h =0.05 mm的仿生结构不仅可以减小摩擦阻力,而且可以有效地稳定间隙流场。采用仿生阴极进行电解加工试验,对加工成型后切片进行测量分析,结果表明:仿生结构阴极满足设计要求,零件的加工精度得到保证。

    • 基于多任务结构网络的冷金属过渡焊熔滴轮廓定位与提取

      2023, 51(20):71-76. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.011

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对冷金属过渡焊(CMT)熔滴轮廓特征,联合目标检测和图像分割算法设计了多任务结构网络,以监视熔滴方位并提取出精确的外轮廓,实现对CMT熔滴过渡过程的图像信息数据化,从而反映CMT送丝过程的熔滴行为。将高速摄像机拍摄的原图像直接输入网络,R-Net实现对熔滴位置的定位,此过程精度可达到97.31%,并在此基础上直接生成初步掩码。多任务结构网络主体部分对初步掩码进行精细化处理并结合初步分割的前景图,可实现对熔滴轮廓的提取,轮廓拟合精度可达98.8%。此外,利用以上所设计的网络,可得到CMT完整焊接周期内熔滴形貌的变化,实现对CMT熔滴过渡过程的可视化和数据化。

    • 基于机器视觉的曲轴圆度误差评定

      2023, 51(20):77-80. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.012

      摘要 (39) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对曲轴圆度测量效率低、稳定性差等现状,提出一种基于机器视觉的测量方法。首先,搭建视觉平台采集图像;其次,进行预图像处理并运用亚像素手段提高边缘精度,经三维重构复现圆周;然后,提出曲轴圆度误差视觉评定方案,并通过倾斜校正和回转误差补偿提高测量精度;最后,进行曲轴圆度误差测量对比实验。结果表明:视觉评定结果与三坐标测量机测量结果相比均值误差为6 μm,可实现曲轴圆度误差测量,且更加稳定。

    • 基于TIA博途平台群控伺服比例阀的Profinet通信研究

      2023, 51(20):81-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.013

      摘要 (32) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对西门子S7-1200 PLC与阿托斯伺服比例阀跨平台通信控制的需求,提出一种基于Profinet协议连接并由TIA博途自动化平台编程的通信系统。该系统通过以太网通信电缆连接设备,使用FBD编程语言设计通信程序。通过运行系统验证了其功能性,通过分析记录数据证明了系统运行稳定,满足系统方案的设计目的。

    • 纵扭复合超声振动切割铝蜂窝芯表面质量研究

      2023, 51(20):86-92. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.014

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝蜂窝芯因具有特殊的薄壁网格状结构,传统加工方式往往伴随着变形和毛刺,这是限制铝蜂窝材料应用的关键因素。超声振动加工在减少加工缺陷方面具有很大的潜力。建立有限元模型并进行切削模拟,同时进行铝蜂窝芯切削实验,对铝蜂窝芯在不同振幅和不同主轴转速下切割的表面形貌进行探究,并对不同振幅下圆刀片的磨损程度进行对比。结果表明:与普通切削相比,纵扭复合超声振动切削能够获得更好的表面形貌,更有效地降低切削缺陷数目;随着振幅的增大,切削缺陷数目得到减少,刀具磨损程度得到降低,切削表面的均匀一致性也变得更好,但施加的超声振幅过高也会导致胞壁产生分离;主轴转速增大能够很好地改善胞壁变形和胞壁分离现象。同时,在1 350~2 700 r/min之内存在一个最佳转速,使得切削缺陷数目可以达到最少。

    • 新型静压支承结构液压缸力学性能分析与实验

      2023, 51(20):93-97. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.015

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统液压缸多采用导向环和密封圈组合密封的方式,普遍存在内耗高、响应速度慢、抗偏载力差等问题。在静压支承理论的基础上,提出一种新型椭圆形静压支承结构液压缸及其设计方法。采用理论计算和模拟仿真相结合的方式,对比分析了传统型、矩形静压腔和椭圆形静压腔液压缸的抗偏载力、摩擦力的大小及其主要影响因素。仿真结果表明:静压支承式液压缸的抗偏载能力和摩擦力性能均明显优于传统结构液压缸,且椭圆形静压腔结构具有明显优势。最后,设计实验测试平台,通过实验验证了上述计算模型和仿真模拟的正确性。

    • 电液四缸位置伺服系统同步控制策略研究

      2023, 51(20):100-105. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.016

      摘要 (30) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:电液多缸同步系统中存在大量非线性和不确定性,加大了精确同步控制的难度,因此,研究具有高性能的同步控制策略具有重要实际意义。针对四缸位置同步系统,提出一种基于相邻交叉耦合思想的自适应鲁棒控制策略,在单缸位置跟踪采用自适应鲁棒控制器的基础上,通过PID耦合控制器补偿相邻两缸之间的同步误差,从而实现四缸的精确同步。最后利用MATLAB/Simulink对所设计的四缸同步控制策略进行仿真分析。仿真结果显示:无偏载时,四缸最大稳态同步误差为0.05 mm,同步精度可达0.06%;存在偏载时,四缸最大稳态同步误差为-0.1 mm,同步精度下降了0.04%。由此可见,不论系统有无偏载,所设计的控制策略均保证了较高的同步精度,其有效性得以验证。

    • 变位渐开线直齿圆柱齿轮传动过程接触应力分析

      2023, 51(20):106-111. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.017

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了便于变位齿轮精确传动设计,基于Hertz公式,计算变位渐开线直齿圆柱齿轮传动的最大接触应力,分析最大接触应力出现的位置,推导最大接触应力和节点啮合时接触应力的比值函数(称为应力比),将变位齿轮最大接触应力的计算式表达为应力比与节点应力的乘积。分析变位齿轮传动中应力比随小齿轮齿数和传动比变化的规律。结果表明:小齿轮齿数 Z1 大于17时,随着 Z1 增大,应力比减小;小齿轮齿数 Z1 小于17时,随着 Z1 增大,应力比增大; Z1 等于17时应力比最大;而传动比 u 增大,应力比会增大。如果齿轮接触强度的设计准则为最大接触应力比节点接触应力大8%或以上,则需要按最大接触应力进行精确设计。提供了需要进行精确接触强度计算的齿数和传动比的数值范围。在实例分析中采用有限元方法验证了推导的应力比计算式的正确性。

    • 工程机械用开关磁阻电机绕组电感计算与分析

      2023, 51(20):112-120. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.018

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在工程机械用开关磁阻电机设计中,电感作为衡量电机性能的基本参数,起到了尤为重要的作用。开关磁阻电机电感呈非线性,直接解析较为困难,故在线性假设条件下,采用磁路分析方法首先对磁导分量进行解析,推导出最小电感位置与最大电感位置处的磁导分量计算式,由此得到最小电感和最大电感计算公式;然后,推导出12/8极平行齿结构开关磁阻电机关于电感的6个转子特殊位置角的计算公式,得到电感解析曲线;最后,将电机计算结果与仿真结果进行比较。结果表明:电感计算结果与仿真结果误差在4%以内,磁链相对误差在10 %以内,验证了该解析的准确性,为后续电机优化提供了理论基础。

    • 基于本体的圆柱度规范完整性自动检验

      2023, 51(20):121-127. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.019

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对不完整的公差规范导致认证人员提出多样化的认证方案,使规范设计意图与认证方案不一致的问题,以工程中典型的圆柱度为研究对象,提出一种基于本体的圆柱度规范完整性自动检验方法。根据圆柱度规范与认证之间的映射关系构建自动检验工程语义模型,将该工程语义模型转化为以描述逻辑为数学基础的本体模型,并提出了完整性自动检验算法,最后在实例中结合该算法来验证提出方法的有效性。结果表明:该方法能有效地对圆柱度规范完整性进行自动检验。

    • 模块化管道清洁机器人设计与通过性分析

      2023, 51(20):128-135. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.020

      摘要 (24) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高小型油气运输管道内壁结垢的清理效率,设计一种能在300~450 mm直径管道中工作的模块化履带管道清洁机器人。针对具体情况确定管道机器人的整体结构设计,使得机器人能够通过不同的组装形式适应不同工作环境,并介绍了机器人的工作原理;对可柔性变径的履带式行走机构及机器人的管径适应性进行力学分析,同时分析机器人在管道中的几何约束运动和运动情况,并在ADAMS中分析机器人在管道中的通过性。结果表明:管道机器人的设计合理,相关变径几何约束以及运动约束条件正确,机器人能够在设定管径范围内的直管与L形弯管中正常行走。

    • 大型热力循环泵的设计优化与试验研究

      2023, 51(20):136-140. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.021

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某项目中的水平中开式高压双吸循环泵为研制对象,为实现供热系统节能运行,降低供热成本,对热水循环泵的高性能、高扬程、高可靠性提出较高的要求。考虑到输送介质是130 ℃高温热水,泵的工作压力为1.6 MPa,要求整个壳体结构满足强度,各部件热变形对组件配合间隙变化量影响较小,借鉴优秀的水力性能同时兼顾结构的合理性,对叶轮、吸入室、压出室进行水力设计。设计完成后借助分析软件对泵的性能、结构强度、热变形量以及转子动力学进行仿真和优化,通过试验验证测试,产品满足设计要求,达到客户使用要求。

    • 水下单壁桩钻铣切割机设计及验证

      2023, 51(20):141-146. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.022

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水下单壁钢桩切割作业需求,设计并制造水下液压钻铣切割机,以立铣刀为切割工具,使用液压缸进给、液压马达驱动铣刀钻铣及回转切割,完成切割作业。对设备的设计依据及设备的组成进行了详细描述,分析钻铣刀、驱动马达、传动系统等参数的选用,并根据设计方案制造样机。通过对水下液压钻铣切割样机的海上及车间测试,验证设备可靠性,得出样机切割效率、铣刀消耗参数等数据。实际测试表明:该设备运行可靠,且该设备加工、使用及维护成本低,适合水下单壁钢桩切割推广使用。

    • 融合NB-IoT的热轧润滑系统离心除水净化方案

      2023, 51(20):147-151. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.023

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:油品净化是各大企业长期面临的一项重要工作,离心净化油品是一种高效率低消耗的净化方式,由于净化过程中排水量较大,设计一种自动排水装置,进而基于NB-IoT技术,实现各油站油品含水量、污染度等各项参数以及油品净化设备各运行参数在线实时远程监控,实现对油品的管控。通过在某钢铁公司热轧润滑系统的运用数据表明:采用基于NB-IoT技术的离心净化、远程监控,可以充分实现油品的在线净化,保持油液含水量低于0.03%,污染度在NAS1638-7级以下,净化后的油液能够满足生产需求。

    • 齿轮泵自动化测控平台的开发及试验研究

      2023, 51(20):152-156. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.024

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据齿轮泵的加载性能试验的工艺流程、齿轮泵行业标准,基于PLC可编程控制器与组态王虚拟技术,开发齿轮泵性能自动化测控平台。按照齿轮泵出厂检验性能测试工艺流程开发相应程序,实现齿轮泵在指定压力下的加载性能试验,具有自动判断产品性能是否合格,存储、查询、打印检验报告和质检报告单的功能。试验结果表明:该齿轮泵加载性能测控平台能够准确、可靠地工作,可用于多种齿轮泵的性能提升,同时也实现了企业自动化生产、智能化管理的目标。

    • 基于RBF最小参数学习法的正流量变量泵滑模自适应控制

      2023, 51(20):157-162. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.025

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高正流量变量泵的性能,提出基于RBF最小参数学习法的正流量变量泵滑模自适应控制方法。分析正流量变量泵电液伺服系统的动力学特性,并进行系统辨识实验获得较为精确的系统数学函数模型;基于RBF最小参数学习法设计滑模控制器,在系统参数不确定性、摩擦力干扰和系统泄漏等非线性因素的情况下实现对目标流量的跟踪响应和自适应控制;最后利用MATLAB/Simulink对正流量变量泵的控制系统性能进行仿真实验,并和传统的PID控制器和模糊PID控制器进行比较。仿真实验结果验证了所设计控制方法的可行性和有效性。

    • 挖掘机液压系统非线性摩擦的辨识与补偿

      2023, 51(20):163-170. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.026

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对挖掘机电液比例控制系统受到液压缸非线性摩擦导致系统稳定性和控制精度降低的现象,提出利用改进粒子群算法和前馈补偿相结合的策略,对控制系统进行优化,以提高系统位移跟踪精度。建立电液系统模型,并用改进的Stribeck模型描述非线性摩擦。通过改进的粒子群算法对模型参数进行辨识优化,根据结构不变性原理设计出一种动态摩擦前馈补偿方法。在此基础上,进行正弦信号、高速工况和低速工况实验。实验结果表明:提出的Stribeck模型和摩擦补偿控制方法可以有效改善低速爬行和平峰现象,并使轨迹追踪精度提高45%左右。

    • 基于自抗扰控制的分布式铰接车辆转向控制

      2023, 51(20):171-178. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.027

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:铰接车辆通过前后车体间的相对转动实现转向行驶,这种特殊的转向形式导致其转向稳定性差,转向运动控制精度要求高。针对此问题,以某四轮分布式驱动井下支架搬运铰接车为原型,构建包括车身模型、轮胎模型和单阀控双非对称缸液压转向系统在内的分布式铰接车辆11自由度非线性动力学模型,并设计基于自抗扰控制器的液压转向控制系统,用以提升铰接车辆的转向稳定性。为验证此方法的有效性,建立MATLAB/Simulink仿真模型,进行初始车速为2.5 m/s的转向分析,并在同种工况下,加入外界干扰力矩,以PID控制器为对照组,对比分析两种液压转向系统控制器的抗扰动性能。仿真结果表明:基于ADRC控制的液压转向系统的转向角度误差在0.017 rad以内,且转向角度跟踪速度快,相对于PID控制器具有更好的抗扰动性能,有效提高了铰接车辆的转向稳定性。

    • 智能井液压控制系统流体瞬变特性分析

      2023, 51(20):179-186. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.028

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能井液压控制管线处于一个温度变化复杂的环境,并且液压油中含有少量气体,直接影响管线内流体特性,从而影响管线内压力、流量压力信号的准确性及潜在水锤问题的压力波动,甚至会导致井下液压控制工具无法正常作业。传统分析管道系统一维瞬变流建立在不考虑热交换即温度变化条件下,导致计算出来的末端压力值与末端水锤压力误差较大。为此,在传统瞬变流方程计算基础上,考虑温度变化及含气量对液压油密度、黏度及体积模量等因素的影响,优化具有显著温度变化的井下控制管线瞬变流计算模型。并以32号液压油为例,采用特征线法对井下管线非恒温瞬变流模型进行一维计算,对比分析受地温梯度影响下不同温度及含气率下末端压力流量信号和产生水锤时压力波动变化情况,为求解非恒温管线瞬变流提供一种思路,并且所求得的数值结果可为智能井流量控制阀开度动作精确控制及解码器系统水锤防护提供参考。

    • 柔性定位平台的瞬态动力学分析及疲劳寿命分析

      2023, 51(20):187-193. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.029

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高超高加速度宏微运动平台完成定位工作时的安全性和精确性,以宏微运动平台的关键部件柔性定位平台为研究对象,探究宏微运动平台在微定位工况下对柔性定位平台疲劳寿命的影响。利用SolidWorks建立柔性定位平台的三维模型,在ANSYS Workbench进行静力分析和瞬态动力学分析,获得柔性定位平台危险点的位置及疲劳分析所用载荷谱。运用Goodman曲线评估方法对平台进行疲劳评估,得出的数据均在Goodman曲线框内,评估结果合理。最后利用nCode计算柔性定位平台的疲劳损伤和疲劳寿命,得出随着驱动频率的增加,柔性定位平台的疲劳寿命在降低的结论。研究结果对超精密定位平台的研究提供了参考。

    • 基于燃油经济性的采棉机变速箱速比匹配控制策略

      2023, 51(20):194-198. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.030

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性,使采棉机发动机在采摘和运输时的两种典型工作情况下均工作在最佳燃油经济性转速调节特性曲线,提出一种基于燃油经济性的发动机-变速箱速比匹配控制策略,速比匹配控制模块用于采集发动机油门踏板开度信号,并计算此发动机油门踏板开度下的发动机最佳燃油经济性转速,然后向变量泵排量比控制模块和换段控制模块发出控制信号,对采棉机液压机械无级变速箱速比进行调节,使发动机转速在调速特性作用下稳定于目标燃油经济性转速。仿真结果表明:在此控制策略下,采棉机发动机实际转速在给定的负载转矩以及发动机油门踏板开度下能够稳定在目标燃油经济性转速附近,为实现装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性控制提供理论依据。

    • 气动电磁阀动态特性优化

      2023, 51(20):199-204. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.031

      摘要 (30) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:动态特性是衡量电磁阀性能的重要指标,同时也是最难解决的问题之一。通过建立某型号气动电磁阀的AMESim模型并进行动态特性优化仿真研究,分析不同控制方法对其动态特性的影响。通过仿真发现,当采用12 V和24 V单电压控制时,随着控制电压的升高,气动电磁阀打开时间缩短,关闭时间延长,达不到提高动态特性的目的;在分析原因后,提出24 V加4 V双电压控制方式,气动电磁阀打开时间和关闭时间均有所降低,但降低幅度不大,效果不明显;在分析本质原因后,提出三电压控制方式,最终气动电磁阀的打开时间由16 ms降低到9 ms,关闭时间由61 ms降低到11 ms,有效提高了气动电磁阀的动态特性。并通过试验验证了仿真的有效性。

    • 汽车动力耦合系统止推片润滑流场仿真研究

      2023, 51(20):205-209. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.032

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决混合动力汽车中动力耦合系统止推片经常损坏的问题,对差速式耦合装置内部齿轮与止推片摩擦面间润滑油膜的流场特性进行研究。通过改变齿轮与止推片之间的间隙,研究两者间的润滑油膜变化趋势。采用Creo三维软件对齿轮与止推片进行建模,使用Fluent软件对模型内部的齿轮、止推片和油、气混合物流场进行网格划分,并对油、气混合物流场进行模拟和分析。结果表明:齿轮与止推片摩擦面存在最佳间隙为0.1 mm,此时止推片半径区域内的润滑油膜流场形成较好,油、气混合物速度场变化波动均较小,有利于延长止推片的使用寿命。

    • 基于时间卷积长短时记忆网络的多域特征融合刀具磨损预测

      2023, 51(20):210-218. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.033

      摘要 (29) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确预测刀具磨损是一个具有挑战性的问题。如何结合各种信号的优势,融合传感器信号特征来提高预测精度,是一个关键问题。为解决上述问题,提出基于时间卷积长短时记忆网络(TCN-LSTM)的多域特征融合刀具磨损预测方法。收集来自不同传感器的信号,在时域、频域上对不同传感器信号分别进行特征提取,时频域上利用变分模态分解算法将原始信号分解并计算每个分量的能量来构成多域特征向量。使用皮尔逊相关系数法对多域特征进行优化,经优化后构成的多域特征矩阵作为模型的输入,通过TCN-LSTM模型有效地学习了所获得的多域特征矩阵与实时刀具磨损之间的复杂关系。最后,在干式铣削条件下进行3组刀具磨损实验对所提出的方法进行了验证。实验结果表明:所提出的方法比对比模型的预测准确率更高,泛化能力更好。

    • 基于动态贝叶斯网络的液压系统可靠性研究

      2023, 51(20):219-224. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.20.034

      摘要 (34) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压系统组成结构复杂且维修难度高,因此进行液压系统的可靠性评估对企业生产安全有着重要作用。结合故障树和动态贝叶斯网络建立评估模型对液压系统进行可靠性分析。利用动态贝叶斯网络的推理功能得出液压系统可靠度和可用度随时间推移的变化规律,并实现液压系统故障诊断,识别关键故障因素源。液压系统的可靠度会随时间推移而逐渐降低,但定期的维修可以使液压系统的可用度在较长一段时间内维持在很高水平。实验结果为液压系统的日常维护和修理策略提供了借鉴。

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