2023, 51(14):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.001
摘要:传统马达大多数采用力矩形式的转矩输出,马达在径向方向上受力不平衡。双定子双作用力偶马达通过特殊的结构设计平衡了径向力,输出力偶形式的转矩。双定子双作用力偶马达有内马达单独工作、外马达单独工作、联合工作和差动工作4种工作情况,可以输出12种不同的转速和转矩。为研究不同连接方式下马达的径向力特性,通过数学推导得出双定子双作用力偶马达的径向力公式,对每种工作方式下的径向力进行分析并利用MATLAB软件进行仿真分析,结果表明双定子双作用力偶马达的不同工作状态下径向力都在一定范围内作周期性变化,且存在4种径向力完全平衡和部分平衡的连接方式。
2023, 51(14):6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.002
摘要:为研究加工参数对超声辅助滚压强化TC4钛合金表面完整性的影响规律,设计基于主轴转速、进给速度、静压力和加工次数的4×4正交试验,对试样表面显微形貌、残余应力、硬度和粗糙度进行观测分析。结果表明:表面残余应力和硬度随主轴转速和进给速度的增大先增大后减小,随静压力的增大逐渐增大,随加工次数的增多逐渐减小;表面粗糙度随主轴转速和进给速度的增大逐渐增大,随静压力和加工次数的增大而减小。加工后试样表面完整性得到有效提高,划痕缺陷被消除,表面光整度提高;并形成了有利的残余压应力,最大值为-431.063 MPa,表面显微硬度提高了38.1%,表面粗糙度降低了92.7%。
2023, 51(14):12-16. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.003
摘要:为探究和改善蠕墨铸铁RuT500的铣削力,基于单因素试验,选用TiAlN/AlCrN、TiCN/Al2O3 复合涂层硬质合金刀具对RuT500进行铣削加工,结合响应面探究涂层和铣削参数对RuT500铣削力的影响规律,并进行了铣削参数优化。结果表明:相比于TiAlN/AlCrN复合涂层硬质合金刀具,TiCN/Al2O3复合涂层硬质合金刀具铣削RuT500时会产生更大的铣削力;对蠕墨铸铁铣削力影响最显著的因素是背吃刀量,其次是进给量,铣削速度对蠕墨铸铁铣削力的影响程度相对较少;铣削参数交互作用对铣削力的影响具有一定的显著性;取较大的背吃刀量ap、适当的进给量f和较大的铣削速度vc时,可以获得较低的铣削力F和良好的加工效率。
2023, 51(14):17-22. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.004
摘要:为模拟航空作动器高压力、高升率工作环境进行脉冲试验,设计了T形波脉冲系统,系统采用压力传感器和电液伺服阀构成闭环控制,通过控制经伺服比例阀流入非对称增压缸低压腔的流量建压。在建立蓄能器、电液伺服阀及增压缸-被试工装件的压力-流量数学模型的基础上,基于AMESim搭建仿真模型,对比分析不同工装件容积、脉冲升率对系统动态性能的影响。仿真结果表明,系统主要由蓄能器提供瞬时流量快速建压,释放能量后,液压泵需要在一个周期内为蓄能器补充0.25 L液压油;为保证压力升率,系统最低流通能力为250 L/min。依据仿真结果选择系统关键元器件搭建脉冲试验台,试验台实现峰值压力42 MPa、升率1 100 MPa/s的T形波,并稳定持续20万次脉冲,验证了仿真分析的正确性。
2023, 51(14):23-26. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.005
摘要:高速切削钛合金时,在加工表面会产生氧化膜,对钛合金的力学性能造成影响。对钛合金Ti-6Al-4V进行单因素车削试验,研究切削表面变形特性并对氧化膜表面进行物相分析。结果表明:切削表面会产生严重塑性变形,变形层的厚度随着进给量的增大而增大,切削表面发生氧化反应,形成氧化膜,表面呈现不同的颜色,其成分主要为Al2O3、锐钛矿型 TiO2 和金红石型 TiO2。
2023, 51(14):27-32. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.006
摘要:数控机床多轴联动铣削加工运动学参数变化较大,导致加工轨迹跟踪误差与用时增加。提出新的数控机床多轴联动铣削加工轨迹快速跟踪方法。构建数控机床多轴联动铣削刀具和加工工件瞬时坐标系,实现二者之间的转换,根据坐标系转换结果建立数控机床多轴联动铣削加工运动学模型,结合运动学模型和强跟踪卡尔曼滤波轨迹跟踪方法实现铣削加工过程中运动轨迹的快速跟踪。实验结果表明:该方法可实现铣削刀刃上任意目标点的轨迹跟踪,轨迹跟踪误差低于0.1 μm,跟踪平均用时低于1.2 ms,可快速实现高精度的铣削加工轨迹跟踪,为提升铣削加工质量提供保障。
2023, 51(14):33-38. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.007
摘要:以圆柱面过盈配合形成的密封副的可靠性设计主要依据密封比压,未考虑接触面微观结构对密封泄漏失效的影响。为掌握微观结构与圆柱面密封泄漏之间的规律,依据分形理论,引入密封接触面过盈配合产生的接触压力与真实接触面积的关系,建立圆柱曲面微观接触泄漏模型,最后通过数值模拟方法分析了接触模型特征参数及材料力学参数对泄漏量的影响规律。结果表明:密封接触面粗糙度是影响密封效果的主要参数;接触面粗糙度不大于1.6 μm时,可保证接触面密封效果;提高综合弹性模量可扩大过盈量对泄漏量的调控范围;表面硬度对真实接触面积影响显著,当表面硬度不大于300 N/mm2 时,改变硬度对泄漏量影响显著;减小圆柱密封接触面初始最大泄漏孔隙面积,可提高密封件使用寿命。
2023, 51(14):39-44. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.008
摘要:二维(2D)伺服阀具有动态特性好、功率质量比高等特点,启动时阀芯先转动,后在先导级控制油的作用下阀芯轴向运动,故阀芯和阀套之间的二元缝隙流产生的摩擦阻力是影响其特性的重要因素。为研究二元缝隙流对摩擦阻力的影响,对10通径2D伺服阀阀芯右侧的缝隙流进行理论分析和仿真研究。研究结果表明:阀芯上的摩擦阻力与缝隙宽度、入口压力和动壁面运动速度都有密切的关系;其值随着缝隙宽度增加先下降然后增加,存在最优缝隙宽度,且最优值小于一元缝隙流;随着入口压力的增加,摩擦阻力增加,而随着动壁面运动速度增加,摩擦阻力会先增大后减小。实验中2D伺服阀启动时需要克服的启动摩擦阻力仅2.94 N,可以实现大的功率质量比。
2023, 51(14):45-53. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.009
摘要:并联式液压混合动力车辆因涉及内燃机、液压混合动力2种动力源协同工作,所以车辆的控制系统更加复杂。针对此问题,在车辆结构上引入前置式并联结构,通过对液压混合动力车辆的功能和目标进行分析,确定了液压混合动力车辆的工作模式,在此基础上采用MATLAB/Simulink和dSPACE控制器,建立车辆控制系统,进行仿真分析,并在实验车上采用该控制系统进行相应测试实验。结果表明:在重型车辆上应用前置式并联液压混合动力系统,节油效果明显;通过引入缓冲系数的控制策略,可有效减少混合动力系统介入或分离车辆运行所带来的冲击;在制动性能方面采用恒转矩控制策略,可以在更短的时间内减速至目标车速。
2023, 51(14):54-62. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.010
摘要:航空不锈钢编织软管作为航空液压系统中占比庞大的元件,自身存在较大的弹性,对系统影响比硬管更大。目前许多研究将压力差比拟为电压,把流量比拟为电流,从而建立起包含液阻、液容、液感的流体网络。为了建立航空不锈钢编织软管的压力传递模型,建立双编织层软管的本构模型进行软管形变行为预测,得到航空不锈钢编织软管传递模型关键参数——液容的解析模型,最终建立了考虑软管形变行为的电学比拟模型。Simulink仿真结果强调了编织钢丝直径、编织角度、编织股数和每股钢丝数对软管液容和软管压力传递的影响,并通过相同条件下的实验初步验证了所提模型的准确性。
2023, 51(14):63-68. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.011
摘要:针对利用经验试凑法或其他优化算法整定机器人自抗扰控制器参数,存在整定过程复杂、整定结果不是全局最优等缺陷,提出一种基于免疫粒子群融合算法的机器人自抗扰控制器参数整定方法。该方法将免疫算法的免疫信息处理机制引入粒子群算法结构中,解决了免疫算法优化过程繁杂冗长以及粒子群算法过早陷入局部最优的问题,实现了自抗扰控制器参数整定,快速找到全局最优解。MATLAB仿真结果表明:该方法提高了自抗扰控制器的响应速度和稳定性,适用于机器人自抗扰控制器参数的整定。
2023, 51(14):69-74. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.012
摘要:为解决非球面加工中的环带波纹问题,自主研制了非球面磨削抛光机床,阐述控制系统采用的速度插补原理,用数学方法分析了速度插补原理存在的关键问题“进给速度非单调”,用实际运控参量解析了问题产生的根本原因“初速度不匹配致使相邻分段加速度符号相反”。基于遗传学理论提出解决“进给速度非单调”的总体方案,细化了速度寻优算法的运算流程和实施步骤,用实证数据及拟合曲线证明了速度寻优算法解决“进给速度非单调”问题的有效性,并可以快速匹配任意分段的最优初速度,且使加工进程进给速度始终保持单调,有效解决了实际问题,保证在无任何误差补偿下,面型加工精度可达14.130 0 μm,表面粗糙度可达3.330 2 μm。
2023, 51(14):75-80. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.013
摘要:伺服电机作为全自动线束端子组装设备驱动、控制和机械传动的主要联系环节,其控制系统的优劣决定了整个设备的性能。结合端子组装设备的结构和工作原理,对端子组装设备中重要的伺服系统建立了控制数学模型。为了得到较优的控制器参数,对粒子群算法(PSO)搜索寻优进行了改进,通过PSO对PID控制器进行参数优化,并利用优化后的PID控制器设计多电机功率平衡控制策略。仿真验证表明:改进粒子群算法能有效实现多电机功率平衡控制,在负载发生变化的情况下,控制策略能够控制每个电机的输出实现均衡分配负载。
2023, 51(14):81-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.014
摘要:风力机与定量泵连接后,气动转矩波动程度对调节机组并网转速具有明显影响,会造成机组传动链可靠度下降。从风速预测以及气动转矩性能出发,设计一种液压马达发电机并网转速控制方案,从而控制机组的稳定并网并减小机组的传动链载荷。采用Simulink软件构建垂直轴液压机组并网转速调控测试模型,之后在机组分别处于固定、阶跃与自然波动风速3种状态下进行变量马达转速调节。平稳风速和随机风速下并网转速试验结果表明,综合运用比例节流阀与变量马达调节可以使系统压力波动幅值达到0.1 MPa,显著降低变量马达的转速高频波动幅度,满足风电机组并网转速控制要求。
2023, 51(14):86-93. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.015
摘要:飞机起落架着陆性能的优化主要取决于系统多参数优化匹配。建立飞机起落架着陆过程的动力学模型,分析各模型参数对优化指标的灵敏度,获得起落架优化设计组合变量。利用综合加权法计算各目标函数权重,建立起落架参数多目标优化模型。采用自适应遗传算法对起落架着陆过程模型进行多目标寻优,获得综合目标最优的起落架参数组合,实现了起落架系统参数的优化设计。优化结果表明:着陆过程缓冲支柱最大轴向载荷减少了35.79%,机轮最大垂直载荷减少了24.08%,缓冲器的行程变化大小减少了17.99%和垂直阻尼振动的次数减少了15.38%。
2023, 51(14):94-100. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.016
摘要:针对目前架空管道普遍采用人工攀爬到管道上除锈的现状,提出一种可用于架空管道在役除锈的刚柔耦合除锈方法。分析其除锈特性,建立除锈力数学模型,分析除锈力影响因素及除锈均匀性问题,设计架空管道自动除锈装置,搭建除锈实验平台,研究刚柔耦合除锈方法的除锈可行性以及弹簧压紧力和相对运动速度对除锈的影响,并与无弹簧双向刚性摩擦除锈进行对比。实验结果表明:架空管道刚柔耦合除锈方法是可行的,可达到St3级除锈等级,满足管道除锈的要求。
2023, 51(14):101-105. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.017
摘要:针对垂直轴卸荷气缸实际卸荷工作中出现的压力调节滞后性及稳定性问题,提出基于T-S模糊模型的预测控制方法。通过参数辨识建立垂直轴卸荷系统的T-S模糊模型,并在建立的T-S模糊模型基础上采用了DMC预测控制,同时通过AMESim建立气动系统模型并与Simulink进行联合仿真。仿真结果验证了所设计控制器的可行性,有效降低了卸荷气缸控制系统的时滞性,提高压力的稳定性。
2023, 51(14):106-112. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.018
摘要:针对传统清扫车摆臂开环控制系统的动态响应特性不足、抗干扰能力弱,不能适应高速工况下清扫作业,设计了高速清扫车摆臂执行机构和闭环控制系统。为解决BP神经网络(BPNN)存在局部极值、收敛速度慢等问题,提出一种改进BPNN PID算法,其核心是通过主动串联校正,抑制PID前一次输出值u (k-1)对此次输出值u (k)的影响。通过搭建Simulink-AMESim联合仿真模型,研究了高速清扫车摆臂闭环控制系统的阶跃响应、抗干扰能力以及位置跟踪能力。研究结果表明:所改进的BPNN PID控制器能够动态调整PID参数,提高了系统的适应性、准确性和稳定性;改进BPNN PID控制器的抗干扰能力更强,鲁棒性更好,且系统近乎没有超调,超调量为0.5%,仅为PID控制超调量的2.34%,稳定时间0.62 s,相比PID提前了66.31%。
2023, 51(14):113-117. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.019
摘要:为测量不同温度下轴承的摩擦力矩,基于传递法测量原理,设计一种新型轴承摩擦力矩测量设备。设备中保温箱下层的工艺孔使用密封结构进行密封,并针对被测轴承与测量主轴对接时产生的冲击问题,设计新型类鼠盘式可分离夹具,实现对接时的平稳过渡。使用LabVIEW编写相关运动控制、数据采集、控制界面程序。经程序计算处理后,获取轴承摩擦力矩值、变化曲线等数据。最后,使用该设备对SKF7207深沟球轴承进行摩擦力矩测量。结果表明:设备最大重复测量误差为0.000 49 N·m,重复性较好,满足设计要求。
2023, 51(14):118-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.020
摘要:为了满足工程机械的发展要求,提高液压系统的节能性,设计一种负载敏感电液比例系统压力补偿器。通过分析该新型压力补偿器的工作原理,基于AMESim仿真平台搭建仿真模型,利用控制变量法研究定差减压阀弹簧刚度、弹簧预紧力以及黏性摩擦系数对压力补偿器动态性能的影响,又通过正交仿真研究了不同参数组合对压力补偿器性能的影响,从而对压力补偿器进行了优化设计。最后,搭建试验平台对负载敏感电液比例阀的压力补偿器进行了测试,试验结果表明:新型压力补偿器具有良好的动态特性,主阀口压差约为0.52 MPa,响应时间小于0.12 s,验证了仿真模型的正确性。
2023, 51(14):125-131. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.021
摘要:针对目前工业生产所面临的多样且复杂的需求,参考现有柱塞式计量泵传动装置中的调节机构,设计一款适合隔膜泵使用的N型轴调节机构。明确隔膜泵工作中各项重要参数以及相关因素,了解与动力端调节机构的关系;通过隔膜泵各参数计算出曲柄长度,建立N型轴力学模型,进行受力分析,计算曲柄在受到弯曲与扭转组合作用下的截面应力,反推出N型轴最佳偏心角α,再根据此选择其他尺寸;最后,根据已知尺寸设计出初步方案,采用有限元软件二次开发的方法,将结构尺寸进一步优化完善,选取合适材料,得到最终方案。计算结果表明新型N型轴调节机构在寿命、安全系数上得到了极大的提高,且机构更紧凑,整体振动更小,使得隔膜泵流量具有更高的稳定性和精确性。
2023, 51(14):132-138. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.022
摘要:可制造性评价是缩短开发周期、优化制造工艺、降低产品成本的有效途径。产品的可制造性取决于特定制造资源的加工能力。制造资源模型的开发是可制造性评价的基础。为了更好地利用制造资源信息,提出一种模糊C均值聚类算法与遗传算法相结合的混合算法,根据制造特征对制造资源进行分组,基于制造资源约束的Object-Oriented方法建立制造资源信息模型,设计可制造性评价框架。通过对32台加工设备进行划分,使用混合算法动态确定最优分组数目和该数目下的最优分组。结果表明:混合算法可靠有效,能够提高应用企业的整体绩效,增强决策的可行性,并有利于管理层做出更明智的决策。
2023, 51(14):139-145. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.023
摘要:为实现微细车削自动化加工,基于LabVIEW开发微细车削加工控制系统。该系统使用模块化设计,包括初始化模块、定位对刀模块、G代码加工模块和实时坐标显示模块,通过计算两轴的速度比例并赋予相应值实现斜线插补,通过逐点比较法实现圆弧插补。为提高微细车削编程效率,基于Python开发微细车削G代码自动生成系统,该系统包括参数设置模块、切削设置模块和G代码生成模块。利用G代码自动生成系统获取G代码,然后将生成的G代码导入到微细车削加工控制系统,对直径3 mm的铝合金棒料进行了微细车削加工实验,成功加工出微细阶梯轴、圆珠笔头以及微细螺纹。
2023, 51(14):146-151. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.024
摘要:针对弹药壳体等圆柱体工件表面的自动钻孔需求,基于激光测量技术提出一种龙门式机器人自动钻孔系统设计方法。采用激光位移测量技术实现了工件轴向基准接合面、预制孔中心轴向位置、预制孔中心圆周位置等参数的在线监测和计算,自动识别钻孔目标位置。通过伺服电机驱动三坐标桁架机械手实现钻孔机构在工件长度方向和圆周方向钻孔位置全覆盖,并利用PID控制算法实现钻孔深度的精确控制。经过试验证明:该钻孔系统运行稳定,预制孔中心位置测量标准差为0.02 mm,钻孔深度精度达到0.15 mm,提高了钻孔质量,实现了弹药壳体钻孔工序的人机隔离,能够满足实际生产需求。
2023, 51(14):152-160. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.025
摘要:液压元件的使用寿命以及使用性能受多因素影响,其中一个重要影响因素就是环形缝隙。现以应用Valvistor阀控制原理的电液比例方向阀为研究对象,从其结构和工作原理出发,分析几种可能的泄漏途径,利用环形间隙流量公式、圆盘间隙流量公式以及阀口流量公式,建立整阀的数学模型。在此基础上,在SimulationX中建立比例方向阀的多学科仿真模型,分别对影响间隙流量的因素:间隙宽度、间隙长度和间隙端压差对比例阀性能的影响做了仿真分析,仿真结果与理论结果相吻合。研究结果表明:间隙流量主要受间隙宽度的影响,对阀芯位移和输出流量有良好的控制性能,尤其是对阀的压力增益的影响,使得对负载压力有较好的控制灵敏度。
2023, 51(14):161-167. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.026
摘要:为提高超声振动与电火花线切割复合加工难切削金属的加工质量,通过理论分析、数值模拟和试验验证,对超声振动与电火花线切割复合加工作用下不同振幅和频率对表面粗糙度的影响规律进行深入研究。基于超声振动的电火花线切割复合加工构建物理模型和数学模型,推导基于超声振动的移动高斯热源热流密度公式,建立了完整的温度场仿真模型。通过ANSYS有限元复合加工过程温度场的模拟分析,构建基于温度场数值模拟的表面粗糙度理论计算模型。通过单因素试验对表面粗糙度的理论计算模型进行了验证,结果表明:随着振幅和频率的增大,被蚀除电蚀坑体积减小,表面质量变高;试验结果与理论及仿真模型的变化规律具有较好的一致性,最小偏差7.717%,最大偏差16.708%。
2023, 51(14):168-173. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.027
摘要:整体叶盘在复杂多变载荷的作用下易出现振动损伤和使用寿命缩短等问题。针对此问题,以整体叶盘简化模型为对象,对叶片的压力面涂敷NiCrAlY硬涂层并建立叶盘的流场模型;在Fluent软件中采用流固耦合方法分别对无硬涂层、有硬涂层整体叶盘进行叶盘表面气动载荷的模拟;最后,采用预应力模态分析法对无硬涂层、有硬涂层整体叶盘在气动载荷、离心载荷、气动和离心载荷共同作用下的振动响应、等效应力的分布进行求解,以及绘制叶盘的坎贝尔图。依据以上求解结果,对比研究了硬涂层和3种载荷方式对整体叶盘振动特性的影响程度。结果表明:硬涂层对整体叶盘的振动特性影响较小;相比离心载荷,离心和气动载荷共同作用时对整体叶盘振动特性影响更明显;硬涂层会降低整体叶盘的共振点数。
2023, 51(14):174-181. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.028
摘要:随着国内钻井深度的不断增大以及井内低产层的逐渐增多,使得井内油液的开采难度进一步增大。虽然现有的深井射流泵可利用高压流体(人工从地面打压进井内的高压流体)来实现对油液的举升,但是该方法的生产成本较高,并且当被举升的油液中混有细小砂粒时,油液中的砂粒将会对射流泵造成一定冲蚀影响。为了降低射流泵的冲蚀磨损程度,并且提高采油效率与减少生产成本,根据油田层系(高低压油层)较多的特点,设计一种射流泵,该射流泵可以转化现有层间矛盾,把高压油液作为动力液来实现对低压油层的开采。通过对射流泵的整体结构进行分析后,发现该射流泵中存在一处90°弯曲流道,该流道内壁面为吸入液入口处的正对迎流壁面,所受砂粒的冲蚀磨损较大。为了得出砂粒对壁面的冲蚀磨损程度与影响因素,利用CFD与DPM模型对该冲蚀过程进行精确仿真,通过改变网格尺寸大小验证了仿真模型的网格无关性与仿真结果的收敛性后,利用控制变量法与数值模拟进一步分析流体速度、砂粒直径等对该流道的冲蚀影响规律。最终发现流速大于4 m/s或者砂粒直径大于0.7 mm时,最大冲蚀速率与每天的最大冲蚀厚度的增大幅度变得更加明显。就冲蚀区域而言,流道上所形成的冲蚀磨损区域成椭圆状,该冲蚀区域的中心位置所受到的冲蚀磨损相对较少,并且该区域大小并没有随着流体速度等影响因素的变化而发生较大改变。
2023, 51(14):182-187. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.029
摘要:对于多路换向阀而言,稳态液动力过大会导致阀芯运动卡滞、换向阀操纵性下降。通过AMESim与Fluent软件联合仿真,发现稳态液动力峰值往往在阀口小开度时出现,且方向趋于阀口关闭;在阀芯复位过程中,稳态液动力在操纵力中最大占比为25.12%,阀芯在稳态液动力的影响下会获得过大的操纵力,破坏阀芯行程与复位弹簧力本身具有的线性关系。针对这种情况,基于流道改造法与特殊阀腔法,提出一种滑阀稳态液动力补偿方法,即在阀芯上设置一种挡流凸台。对改进后阀芯进行流场仿真分析,结果表明:凸台直径越大,降低稳态液动力的效果越明显,最多可以降低65.18%。但是过大的凸台直径会改变多路换向阀对应阀口的通流面积和水力直径,影响换向阀的压力特性,使得改进效果不理想。
2023, 51(14):188-194. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.030
摘要:大口径轮盘式特种调节阀(简称特种阀)是高空试验台保证进气系统温度和压力及时达到发动机飞行环境所对应温度和压力的主要调节阀之一。为了提高特种阀流量系数控制模型的精度,基于Fluent软件模拟研究特种阀的内部流动特性,探索分析了9个开度(10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°(全开))和9个压比(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)对特种阀内部速度和压力的影响规律。结果表明:特种阀内速度和压力沿无级调节盘呈对称分布,气流速度随着开度的增大而逐渐增加,在阀前压力为200 kPa、压比为0.1时,开度为90°的进口速度为72.92 m/s,约为开度10°的9倍;在开度不变时,进口速度随着压比增大先不变后减小,存在临界压比;开度为10°~50°时临界压比约为0.5,开度在60°~90°范围内临界压比约为0.6;特种阀的流阻系数随着开度和压比的增大而减小,开度为10°~40°时,流阻系数下降速度最显著,其中开度从10°增大到30°时,流阻系数下降了88%。
2023, 51(14):195-201. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.031
摘要:设计一种直接作用式波纹管减压阀,介绍其工作原理,基于计算流体动力学方法对其内部流场进行分析;运用力学方程、流量方程和连续性方程建立其数学模型,利用AMESim仿真软件对其静态特性进行分析,并通过试验验证仿真模型准确性;分析主要结构参数如主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径、阀芯直径以及阀芯及波纹管组件质量对其动态特性的影响。结果表明:增大主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径,均能改善减压阀的动态特性;增大或减小阀芯直径和阀芯及波纹管组件质量,对其动态特性影响较小,但阀芯直径的增大,会使得出口稳定压力也相应增大。
刘双勇,赵永刚,董彦武,程德飞,张磊,焦阳,王建升,张宗熠,高殿荣,张伟
2023, 51(14):202-210. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.032
摘要:设计性能优良的阀块对提升液压系统性能具有重要意义。利用计算动力学方法对7500T大型压铸机增压阀块的流阻特性进行分析,计算得到两种不同压铸机增压阀块结构在不同流量时的压力损失。结果表明:增压阀块压力损失随着流量的增大呈现出近似线性增大的变化情况;加设倾斜流道的压力损失比没有倾斜流道的压力损失小,且减阻效果随着流量的增大而增大。利用正交试验建立了4因素5水平的正交试验数据库,对斜流道增压阀进行多参数单目标优化,然后基于遗传算法协同BP神经网络优化斜流道增压阀块之后,可使增压阀块的压力损失下降20%左右。
2023, 51(14):211-220. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.033
摘要:液压泵功率密度定义为输出功率与质量的比值。对质量和体积有严格要求的诸如深海机电、航空航天和仿生机器人等领域,功率密度是液压泵研发与选用的重要指标。基于结构和材料2个方面,对比分析了国内外知名液压公司3类液压泵(齿轮泵,叶片泵和柱塞泵)的功率密度特性。结果表明:液压泵功率密度范围为0.18~7.35 kW/kg,齿轮泵功率密度最大为7.35 kW/kg,叶片泵为5.41 kW/kg,斜盘式柱塞泵为3.54 kW/kg;力平衡式或间隙自动补偿式结构的液压泵功率密度较高;铝、钛等轻质合金材料的应用能明显降低液压泵自重,提高功率密度。研究为高功率密度化、轻量化液压泵的设计和选用提供参考。
2023, 51(14):221-226. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.034
摘要:针对伺服电机滚动轴承的寿命预测,提出一种基于皮尔逊相关系数及核主成分分析的长短时记忆网络预测方法。提取滚动轴承的时、频域信号,通过移动平均法进一步获取相关特征,并采用皮尔逊相关系数筛选高度相关特征指标,利用KPCA提取高度相关特征指标中的若干主成分;将第一主成分作为长短时记忆网络模型的输入对滚动轴承进行剩余寿命预测。采用IMS轴承数据集进行验证,得到的轴承寿命预测RMSE值和可决策系数值分别为0.054 3和0.989。将其与长短期记忆网络模型和BP神经网络的预测结果进行对比,证明所提方法具有较高的精度。
2023, 51(14):227-232. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.14.035
摘要:针对滚动轴承故障特征提取与故障识别困难的问题,提出局部均值分解(LMD)近似熵和改进粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)结合的滚动轴承故障诊断方法。将不同工况信号用LMD分解为一系列乘积分量,不同工况的信号在不同频带的近似熵值会发生改变,结合相关性系数选出前3个分量,计算近似熵定值作为输入的特征向量。针对PSO早熟收敛的缺点,引入自适应权重法与DE算法对PSO进行改进,将特征值输入到改进PSO-ELM网络模型中,对滚动轴承不同工况进行故障识别与分类。结果表明,基于LMD近似熵和改进粒子群优化的ELM不仅能够识别滚动轴承的故障类型,并且有更高的分类正确率,验证了该方法的可行性。
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