关键词： 就地热再生复拌机   多轮同步转向   结构优化   液压系统  

摘要： 就地热再生技术在中国养护工程中得到广泛应用。其中,就地热再生复拌机是必不可少的设备之一。国内外诸多就地热再生复拌机采用了料斗架底部简单安装支撑轮结构形式。然而,在整车进行转向时,这种支撑轮不能实现同步转向,导致料斗支撑轮硬搓地面,对路面造成损坏并影响摊铺质量。某公司生产的就地热再生复拌机,支撑轮与复拌机前轮具有同步转向功能。但其受料装置满载后,料斗架及转向桥承受的载荷较大,液压缸执行转向动作时所需的功率较大,效率较低。本文针对该设备的多轮同步转向系统的料斗轮同步转向机械结构以及液压系统展开深入优化研究。具体内容如下:(1)从机械结构和液压系统两个方面对料斗轮同步转向系统进行了仿真分析。基于运动学和动力学对转向过程中复拌机多轮同步转向系统机械结构分析研究,在有限元仿真下对料斗桥和转向架进行了研究,并在AMESim中建立了转向液压系统的模型进行仿真分析。结果表明,料斗轮转向油缸的最大负载出现在最大转角处;转向桥有较大的应力设计冗余,而转向架则存在应力集中问题;转向液压系统功率损失较大,效率较低。(2)为解决料斗桥转向系统复杂、功率损失较大、效率较低等问题,本文采用后置转向梯形的结构布置,将转向油缸负载最小作为优化设计的目标,并以油缸与机架铰接点位置为设计变量,采用遗传算法进行优化设计,得到最优的料斗转向结构参数。同时,对改进后的转向液压系统进行了设计,并进行了液压系统元器件计算和选型。(3)对料斗轮断开式转向机构进行三维建模。通过ADAMS软件进行运动学分析和动力学仿真,并结合ANSYS对转向拉杆、转向节和转向桥在极限工况下的应力和变形量进行分析,以验证机构设计的合理性。在AMESim软件中对改进后的液压系统进行建模仿真,并对比分析了改进前后同步转向液压系统在多种转向模式下的性能。结果表明,改进后的液压系统功率更低、效率更高。

关键词： 工程机械   液压传动   校企合作   实训基地   建设模式  

摘要： 液压传动是工程机械、建设机械、矿山机械等装备的核心动力与控制系统，是装备制造的关键核心技术之一，同时液压传动又是实践性很强的课程。围绕学校驻地徐州工程机械特色产业链的高端智能装备制造业，对液压传动校企合作实训基地建设模式进行探讨。结合区域特色产业背景下的校企合作，归纳出实训基地校企合作模式制定、原有实验实训设备整合利用、企业捐赠资源整合利用、课程实践教学与实验实训培养制度建设、技能人员培养模式制定五个方面为液压传动校企合作实训基地建设中的主要任务，对相关措施进行探讨分析。相关思路及措施为推进职业教育校企合作机制建设、产教融合力度深化、工匠精神和劳动精神培养等奠定了基础。

关键词： 山地辣椒收获机   液压系统   AMESim仿真   田间试验  

摘要： 贵州辣椒产业优势突出,生产销售规模居全国第一,但贵州是典型的喀斯特地貌省份,地形多为丘陵山地,辣椒地地垄短、坡度大,导致国内外没有适用于辣椒山地密植模式的收获机械,而人工采摘辣椒存在劳动强度高、效率低、采收成本高的不足。针对此问题,本文对山地辣椒收获机的作业条件和辣椒农艺要求进行调研,对机器工作原理进行分析,设计出相适应的液压动力系统;并对液压系统的关键部件进行了选型设计;利用AMESim软件对山地辣椒收获机的底盘回路、工作回路和料箱清选回路进行了建模和仿真分析;最后对山地辣椒收获机的样机进行了液压系统试验和田间行驶试验。文章主要有以下研究内容:(1)通过分析山地辣椒收获机的三维模型以及根据机器工作特点和要求,对收获机各个作业单元进行原理分析,采用定量泵并联变量泵系统作为动力源,针对不同子系统工作特性,设计了基于阀前压力补偿的底盘回路与工作回路负载敏感液压系统,充分利用发动机功率,确定了山地辣椒收获机液压系统总体设计方案。(2)对山地辣椒收获机主要作业单元进行运动学和动力学分析,根据分析结果和性能参数要求,对子系统中的执行元件进行参数计算和初步选型。结合液压系统的设计要求和系统的布局,对液压泵等辅助元件进行选型。(3)利用AMESim软件对液压系统中子系统进行建模,对负载敏感回路的有效性进行验证;分析辣椒收获机底盘回路在爬坡、直线行驶、转向工况下的系统特性;对螺旋梳齿式采摘机构回路中的升降油缸和滚筒马达在变流量、变负载工况下进行模拟仿真,并对升降油缸出现的空蚀和压力冲击等现象进行了改进;最后验证了料箱与清选回路的工作性能。仿真结果说明山地辣椒收获机有良好的底盘行驶能力,各个执行器能够独立工作互不干扰,能够满足设计要求。(4)对山地辣椒收获机样机进行了试验,设计了液压系统性能和底盘行驶性能的试验方案,对整个液压系统进行试验验证。试验结果为:系统中各马达转速偏差率最大为1.3%,各个油缸的位移、上升速度和下降速度偏差率最大为0.2%、7.1%和3.9%,田间行驶试验得到机器爬坡行驶极限坡度角、翻越垂直壁时极限高度和跨越壕沟时极限宽度为27°、500mm和980mm。试验结果表明,山地辣椒收获机执行元件满足设计性能要求,并具有良好的行驶性能和安全性。

关键词： 液压支架   压力损失   泄漏   动态特性   数值模拟  

摘要： 液压支架作为支撑煤矿井下巷道顶板和保障采煤作业安全性的重要装备,是综采设备不可或缺的一部分,液压支架液压系统因集中供液及液压元件泄漏存在响应速度慢、压力损失大、支架动作慢和失效的问题,影响液压支架液压系统动态特性。本文以ZY29000/45/100D大采高液压支架为工程对象,对支架液压系统动态特性进行研究。首先,针对不同系统流量、管路长度、直径和管路布置形式对供液系统压力损失进行理论计算和仿真对比分析,研究大采高支架双进双回供液系统的压力损失。然后,搭建泵、换向阀、液控单向阀、液压缸和管接头的泄漏模型,研究液压系统关键元件发生泄漏时对液压缸位移和系统压力损失的影响。最后,搭建液压系统整体模型,对单架移架、交错移架和推溜过程进行仿真,研究液压系统拉架和推溜速度位移特性、压力传递特性和压力损失与泵、液控单向阀和液压缸泄漏对系统动态特性的影响。研究结果表明系统流量和管路长度越小、管路直径越大系统压力损失越小;双进双回布置形式压力损为6.3MPa,且铺设成本适中。泵和供液管路的泄漏直接影响支架的跟机和支护效率;间隙高度是影响换向阀、液控单向阀和液压缸内泄漏的最主要因素。单架移架时间为15.3s、交错移架时间为18.37s(4台)和21.44s(6台)均能满足移架时间要求,交错移架满足高效高产移架时间要求;成组顺序推溜满足同时推溜支架大于7台的要求而单架顺序推溜不满足;单架移架时管路和阀类元件的压力损失导致系统初撑压力不足;压力损失随管路长度和流量增加而增加,随管路直径的增加而减小,管路长度从1500m增加到1740m,立柱升降响应速度减慢5.1%;流量从1260L/min增加到3150L/min,升柱响应时间缩短80%;管径从50mm增加到80mm,升柱响应减慢48.5%;单泵泄漏量为100L/min时,降柱、拉架和升柱用时分别为2.24s、0.88s和0.14s;立柱与液控单向阀发生内泄漏时(间隙高度0.1mm)升柱和降柱过程时间分别延长0.05s和4.93s,升柱和降柱结束后两者的泄漏导致立柱不能保持在既定位置,支架拉架效率降低且失去支护作用。本论文有图73副,表14个,参考文献64篇。

关键词： 飞机液压系统   故障诊断   DBN   CNN   自编码器  

摘要： 飞机液压系统是飞机的重要组成部分,其健康与否直接影响着飞机的飞行安全。因此,对飞机液压系统进行故障诊断方法研究具有重要的研究意义与工程应用价值。本文以某型飞机液压系统为具体研究对象,采用深度学习方法对飞机液压系统开展了故障诊断研究,取得了一些研究成果。论文的主要研究内容如下:(1)分析了飞机液压系统的结构组成、工作原理及典型故障形式。阐述了樽海鞘算法(Salp Swarm Algorithm,SSA)的工作机理,明确了SSA优化算法的实现流程。(2)研究了基于SSA-DBN的飞机液压系统故障诊断方法。首先,采用某型飞机液压系统状态监测仿真数据,创建了基于深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)的飞机液压系统故障诊断模型。在此基础上,采用SSA算法对DBN网络隐含层节点数进行了优化研究,创建了基于SSA-DBN的液压系统故障诊断模型,并进行了试验验证技术研究。结果表明,SSA-DBN故障诊断模型对飞机液压系统的诊断准确率为98.148%,明显优于DBN模型的故障诊断准确率95.926%。(3)研究了基于SSA-1DCNN的飞机液压系统故障诊断方法。设计了1维卷积神经网络(Convolutional Neural Network,1DCNN)的飞机液压系统故障诊断模型。在此基础上,采用SSA算法优化1DCNN网络Dropout层的概率,获取最佳概率值,并据此创建飞机液压系统SSA-1DCNN故障诊断模型,对飞机液压系统进行了故障诊断验证技术研究。研究结果表明,SSA-1DCNN故障诊断模型诊断准确率为97.037%,明显优于1DCNN模型的故障诊断准确率92.963%。(4)研究了基于SSA-SSAE的飞机液压系统故障诊断方法。建立了基于深度自编码(Deep Auto-Encoder,DAE)和堆叠稀疏自编码(Stacked Sparse Autoencoder,SSAE)网络的故障诊断模型。在此基础上,采用SSA算法分别优化网络DAE与SSAE的隐含层节点数,建立飞机液压系统SSA-DAE与SSA-SSAE故障诊断模型。经试验验证,SSA-SSAE故障诊断模型诊断准确率为98.889%,明显优于SSA-DAE(诊断准确率为94.444%)、DAE(诊断准确率为91.852%)、SSAE(诊断准确率为94.074%)。对本文设计的8种不同飞机液压系统故障诊断模型的诊断结果进行了对比与分析,结果表明,SSA-DBN、SSA-1DCNN和SSA-SSAE模型能够很好实现飞机液压系统的故障诊断效能,具有很好的应用前景。

关键词： 液压挖掘机   泵控系统   装机功率  

摘要： 液压挖掘机是一种典型的工程作业设备，通常采用内燃机驱动液压泵作为集中式动力源，并由多路阀作为控制元件为各执行器分配动力。由于作业环境复杂恶劣，负载变化范围大，发动机长期工作在低效率区间，油耗高，排放差;经多路阀分配动力会造成严重的节流损失，导致挖掘机整机效率仅为20%左右。随着石油资源日渐枯竭，能源价格持续上涨和“十四五”规划提出的要加快推动绿色低碳发展，如何实现液压液压挖掘机的节能和提效是一项重大挑战。　　混合动力技术的发展虽然在一定程度上改善了挖掘机的能耗特性，但柴油发动机的自身限制使其效率始终无法突破40%，因此液压挖掘机的电动化是实现绿色、低碳、高效发展的必然趋势。目前工程机械电动化主要受电池价格和体积的制约，因此必须开发更高能效的电液控制系统，通过延长单位电能的整机工作时长，才能有效减小所需电池的容量和成本。针对上述问题，本文提出一种新的挖掘机布局，以伺服电机驱动定量泵组成分布式动力源，直接控制执行机构的运行速度，并由集中动力源提供大部分负载功率，提升系统能效的同时能够大幅降低液压挖掘机整机装机功率。本文对新系统的运行特性和能耗特性进行研究，具体研究内容如下：　　首先分析了不同电液动力源构型特性，确定采用伺服电机驱动定量泵作为主要动力源，提出分布式泵控制液压系统作为液压回路。建立永磁同步电机数学模型和伺服电机调速系统，建立布式泵控制液压系统数学模型，并分析了系统四象限运行工况，为后续仿真模型搭建和分析提供理论指导。　　然后在SimulationX多学科联合仿真软件中建立挖掘机多体动力学模型，并根据前文分析建立永磁同步伺服电机调速系统数学模型，验证模型准确性，根据分布式泵控液压系统原理建立挖掘机液压系统仿真模型，并构建分布式泵控制挖掘机联合仿真模型。　　最后根据挖掘机实际运行需求，确定研究挖掘机分布式泵控液压系统运行特性的工作工况。对挖掘机执行器单动作，复合动作，整机挖掘循环进行仿真分析，与进出口独立控制的液压挖掘机进行能耗对比，并研究了两种不同构型的挖掘机分布式泵控液压系统在整机挖掘下的优缺点。结果表明采用分布式泵控液压系统的挖掘机在设定工况下各执行器运行平稳，没有明显冲击且执行器间没有干涉，具备良好的运行特性。与进出口独立控制的液压挖掘机相比，最高可节能35.5%，装机功率最大可降低36.4%。本文所研究结构的挖掘机分布式泵控液压系统在改善系统装机功率方面有较大优势，相比并联式结构降低装机功率19.2%。

关键词： 井下原位测量装置   动力学分析   液压系统   ADAMS仿真分析   结构优化  

摘要： 井下原位测量装置集成了取心与测量两大功能,相对目前仅具备取心能力的取心工具,该装置的功能在石油天然气勘探方面更加全面,测得数据更加准确可靠,具有较大的发展前景。本文通过计算机软件对其运动特性进行研究,并对仿真结果展开深入分析与系统讨论,以了解该装置在井下工作状态来改进其结构设计上的不足之处。首先,本文对井下原位测量装置的组成及工作原理进行了详细的分析。采用复数矢量法对该装置执行机构进行运动学分析,得到机构各杆件的位置、速度和加速度方程。根据运动学分析求得的运动参数建立了机构的动态静力学分析模型,分析了机构中各杆件力与力矩的变化规律,得出了各模块液压缸最大载荷力。在此基础上,对装置工作流程以及液压系统实施方案进行设计与研究。根据系统技术指标,确定了系统压力、流量,并对核心液压元件参数进行了详细的计算。其次,在ADAMS软件中对井下原位测量装置进行了运动学和动力学仿真研究,从速度、位移以及关节力矩等多方面对装置的运动及受力情况进行分析。分析得出,此井下原位测量装置在工作时各方向速度波动幅度小,位移曲线无拐点,各机构无运动干涉,运行平稳;各模块驱动力满足设计要求,装置结构及传动系统设计合理,可实现井下取心及测量工作。最后,基于仿真分析结果,解决了取心机构结构死点问题并对推靠机构进行优化。优化后的主推靠臂相比于优化前最大等效应力减少了60.1%,最大变形量减少了41.5%,其强度大幅度提升;在可提供最小推靠力增大15.5%的情况下,所需驱动力减小了约11.9%,说明了优化后的推靠机构所需较小的驱动力即可满足装置工作推靠力的要求,达到了优化的目的。

关键词： 流体传动与控制   静液压传动   数字液压   联合仿真   自适应控制  

摘要： 工程车辆传动系统中液力机械传动占主导地位,但其整体工作效率较低。静液压传动具有效率高、无级变速、驱动力矩大等优点,但由于核心元件造价高昂、对油液清洁度的高要求制约了其应用。与传统液压技术相比,数字液压技术在抗干扰性、节能性、容错性和通用性等方面具有一定优势。本文将并联数字液压技术应用于静液压传动中,提出了一种基于并联式数字泵/马达的数字式静液压传动系统,分析了该系统的动力特性,基于该系统制定了加速策略与外负载自适应控制策略,在AMESim-Simulink环境中进行了系统特性与控制策略的仿真,通过试验验证了仿真和控制策略的正确性。本文主要研究内容和结论如下:(1)设计了由四位单模式并联数字泵/马达组成的数字式静液压传动系统,并建立了数字式静液压传动系统的数学模型。(2)对数字式静液压传动系统的转速比、转矩比、效率特性等传动特性与挡位进行分析。提出了兼顾节能与加速性能的加速模式控制策略;提出了基于数字泵/马达分段控制的外负载自适应控制策略与基于代价函数与双变量控制的外负载自适应控制策略。(3)基于AMESim-Simulink的联合仿真平台中,建立数字式静液压传动系统的物理仿真模型以及控制系统模型。对数字式静液压传动系统的常规/拓展挡位进行仿真分析,验证了各挡位的变速变矩能力,并证明了拓展挡位能使系统的变矩变速更加连续。分析了系统升挡不良切换时马达转速负向冲击产生机理,并提出基于变参数的粒子群优化算法辨识最优延时时间的切换时序控制策略,并通过仿真验证其减缓升挡马达转速负向冲击的效果。对加速模式控制策略进行仿真验证,证明了其兼顾系统加速能力与节能的效果。对以上两种外负载自适应控制策略进行仿真验证,证明了这两种算法对于变载工况下均能通过调节数字泵/马达排量以适应外负载。基于代价函数与双变量控制的外负载自适应控制策略具有更好的匹配效果,能更好地拟合控制目标,马达转速变化更加连续。(4)开发数字式静液压传动系统模拟加载试验台,将制定的控制策略与控制算法写入控制器,通过Lab VIEW编写数据采集程序,使用测功机系统对其进行加载试验。通过试验验证了系统常规挡位与拓展挡位的变矩变速能力;验证了切换时序控制策略减缓升挡不良切换影响的效果;验证了基于数字泵/马达分段控制的外负载自适应控制策略的效果;验证了双模式数字泵应用于静液压传动系统的可行性。

关键词： 铁钻工   旋扣机构   自适应   稳定性   液压系统   同步性   负载波动  

摘要： 近年来,钻探工程逐渐向高质量化、高深度化转变,这对钻探工程配套设备的性能要求自然也越来越高。铁钻工是一种应用于钻探工程的自动化井口设备。区别于传统的手动大钳与液压大钳,它能够实现钻具的自动连接与拧卸,效率更高,安全性更好,人力成本更低。为解决铁钻工旋扣机构对钻具位置适应性差的问题,开展了本课题的研究工作。本文主要的研究对象是铁钻工旋扣机构与铁钻工液压控制系统。旨在提高铁钻工旋扣机构的可靠性与适用范围,提高液压系统的综合性能,满足液压系统同步性及抗负载波动能力的要求。基于铁钻工国内外研究现状、现有铁钻工产品发展情况,介绍了铁钻工设备的工作原理,分析了铁钻工旋扣机构与铁钻工液压控制系统的性能要求,确定了本文的研究内容与方向。分析了铁钻工旋扣机构存在的问题,结合具体的工作要求,设计了具有自纠偏功能的新型旋扣机构;对旋扣机构自适应钻具的偏心性能进行了理论研究,并采用Matlab软件进行了求解,得出了旋扣机构适应的钻具偏心范围,验证了该机构具有良好的自适应钻具位置的能力;为研究旋扣机构在抱紧钻具后工作的稳定性,分析并得出了机构关键铰点的运动轨迹方程,利用Matlab软件绘制了铰点轨迹方程图像,结果显示该机构夹持钻具时具有良好的稳定性。根据铁钻工设备的性能参数与工作实际,以保证功能性为前提,提高液压系统同步性为目标,对铁钻工的液压系统进行研究,搭建了采用压力补偿阀组的液压马达同步回路以及夹紧缸组的同步回路,确定了液压系统的整体方案,建立了液压系统的数学模型。结合实际工况,对液压系统主要执行元件的参数进行了计算,分析得出了各执行元件的最大载荷,确定了旋扣夹紧液压缸、冲扣液压缸、夹紧液压缸、伸展液压缸以及旋扣液压马达的主要参数。对于同步性与抗负载波动能力要求较高的旋扣机构与夹持拧卸机构,利用AMEsim软件搭建其液压系统仿真模型,模拟不同工况,对其动态特性进行研究,仿真结果显示该系统具有良好的抗负载波动能力以及同步性能,并对上述液压系统进行参数优化,提升了其综合性能。对机械结构较复杂的旋扣机构液压系统,采取AMEsim-Adams联合仿真的方式,进行进一步的分析研究,结果显示该液压系统符合旋扣机构工作要求。

关键词： 滑移装载机   行走   减振系统   液压系统  

摘要： 针对滑移装载机稳定性差、容易产生振动的问题进行研究，从液压系统角度进行分析。分别设计机械行走泵减振系统、液控行走泵减振系统，以及工作装载减振液压系统。正确合理设计减振系统对滑移装载机的行驶舒适性和稳定性具有重要的意义。