关键词： 液压传动   气压传动  

ISBN: (纸本)9787560668574

摘要： 本书共12章，分为绪论、液压传动篇、气压传动篇三大部分。绪论部分综合介绍了液压与气压传动的起源、工作原理、基本组成及特点；液压传动篇包括第1章至第7章，主要介绍液压传动基础知识、液压传动动力元件、液压传动执行元件、液压传动控制元件、液压传动辅助元件、液压传动基本回路、液压传动系统分析与设计；气压传动篇包括第8章至第11章，主要介绍气压传动基础知识、气源装置与气动元件、气压传动基本回路、气压传动系统分析与设计。

关键词： 负载敏感液压系统   压力冲击   耦合干扰   防冲击回路   AMESim  

摘要： 负载敏感液压系统由于具有良好的流量自适应、溢流损失和节流损失小、节约能源等优势被广泛应用于工程机械、建筑和农业等领域。而系统中流量控制阀频繁启闭造成的压力冲击以及回路之间的耦合干扰直接影响到系统工作的可靠性和稳定性。因此对系统的压力冲击以及耦合干扰问题进行研究具有重要意义。本文以负载敏感液压系统作为研究对象,建立泵与流量控制阀之间管路内的压力流量方程,分析了引起压力冲击的原因和影响冲击压力峰值的参数,提出在泵与阀之间设置防冲击回路的方法,以抑制负载敏感液压系统的压力冲击。基于AMESim软件建立了系统仿真模型,研究了系统参数等对冲击压力峰值的影响以及防冲击回路抑制压力冲击的作用。搭建了负载敏感液压系统试验台架,对理论研究和仿真结果的正确性进行了验证。进一步的,建立多执行机构负载敏感液压系统数学模型,分析了多执行机构负载敏感液压系统回路之间耦合干扰的原因和主要参数对回路之间耦合干扰的影响,提出采用防冲击回路抑制回路之间耦合干扰。建立单泵双马达负载敏感液压系统仿真模型,通过仿真模型研究了泵的性能参数、操作参数、管路参数以及未关闭回路初始工作流量对回路之间耦合干扰的影响,研究了防冲击回路降低回路之间耦合干扰的作用,以及不同的阀开关信号下防冲击回路对系统响应特性的影响。研究结果表明,系统的压力冲击和耦合干扰的根本原因是泵出口流量变化滞后于流量控制阀流量的变化,导致泵阀之间管路内的净流量增加。泵排量变化梯度越大、泵与阀之间的管路长度越长、流量控制阀关闭时间越长、未关闭回路初始工作流量越大,泵出口冲击压力峰值和回路之间耦合干扰的影响越小。防冲击回路可以抑制负载敏感液压系统的压力冲击和回路之间的耦合干扰。流量控制阀开关信号为方波信号或正弦信号下频繁启闭,安装防冲击回路的多执行机构负载敏感液压系统稳定性较高,具有良好的响应特性。

关键词： 液压传动   气压传动  

ISBN: (纸本)9787040606225

摘要： 本书共分10章, 第1-2章分别介绍液压传动和液压流体力学的基础知识, 第3-6章主要介绍液压元件的工作原理、性能、特点, 第7章介绍液压基本回路, 第8章介绍液压传动系统的设计计算与应用实例, 第9-10章主要介绍气压传动基础知识、气动元件、气动基本回路以及气压传动在工业自动化生产线的具体应用。

关键词： 渔船舵机   故障诊断   AMEsim仿真   液压系统   BP神经网络  

摘要： 机械设备的破损、老旧、更新换代慢,故障频发,一直是当下我国渔船面临的一个重要的问题。舵机作为控制渔船航向的重要设备,故障率的高低是影响渔船作业安全的一个重要因素。舵机液压系统复杂且隐蔽,发生故障时,往往难以寻找到相应的故障点,给诊断带来困难。以某渔船舵机液压系统为例,使用AMEsim软件进行模型搭建,针对其常见的故障类型进行模拟仿真,并运用BP神经网络开展了诊断研究。根据渔船舵机液压系统工作原理,把系统划分为动力单元、保护单元、伺服控制单元和负载单元四个部分,并且使用AMEsim软件分别进行了模型搭建,其中动力单元和保护单元以软件液压库中基本的液压元件进行搭建并赋值参数;伺服控制单元运用信号库的基本元件,采用PID控制原理进行自动控制,以舵角信号为输出进行调节;负载单元运用信号库和机械库元件,对不平衡舵舵叶的转舵水动力矩进行模拟。结果表明:模型能够准确的模拟出舵叶转向时的实际工况,渔船舵机液压系统的压力、流量等数据均在正常范围内。运用搭建好的故障模型,通过改变模型参数的方法,对渔船舵机液压系统的液压缸内泄漏、液压缸外泄漏、油液进气、管道堵塞、溢流阀失效5类常见故障的15种故障度进行了故障注入仿真。对比分析了在时域状态下,每种故障的舵角、液压缸压力、液压缸流量和活塞杆加速度参数变化情况。研究表明:除溢流阀失效故障的满舵时间与其它四类故障的满舵时间具有较为明显差别外,其余类型故障的满舵时间区分度不明显,如单从舵角变化情况去观测,难以确定具体的故障类型,给人工故障诊断带来困难。针对液压系统故障仿真模型所得故障类型难以区分的缺点,提出了基于BP神经网络的渔船舵机液压系统故障诊断的方法。通过提取故障仿真模型的8个检测点的数据作为输入信号,进行了故障类别诊断。结果表明,模拟仿真能够解决液压系统故障样本数据难以取得的问题,且故障特征数据应避免模型刚启动时提取;运用BP神经网络进行渔船舵机液压系统故障诊断,仅有三个诊断点误差率高于5%,最大为6.05%,绝大部分诊断点误差率在0.1%左右,具有较高的可行性和实用性。对渔船舵机液压系统正常运行工况和常见故障进行模拟仿真,并运用BP神经网络进行故障诊断研究,对于提高渔船舵机液压系统故障的诊断效率,保障渔船作业安全具有重要意义。

关键词： 打桩锤   液压系统   缓冲装置   AMESim   Matlab/Simulink  

摘要： 与吸力桩相比,贯入桩承载力高,适用范围广,在深水油气开发中具有极其重要作用。超深水打桩锤是深水贯入桩安装必需的关键装备,但由德国MENCK公司独家垄断,相关产品只租不卖,属于“卡脖子”关键装备。因此,有必要针对我国实际工程需求,设计一套自主知识产权的超深水打桩锤。超深水打桩锤是一种非常复杂的机电液一体化装备,液压系统是其关键组成部分,液压系统对超深水打桩锤综合性能的影响至关重要,液压执行元件关键参数不仅关系着整套装备的运行稳定性,而且对打桩效率也有很大影响。因此,开展超深水打桩锤液压系统的设计与仿真研究具有重要意义。本研究根据超深水打桩锤的总体需求,确定液压系统总体方案,包括驱动方式、工作方式以及缓冲保护方式等;设计液压系统,绘制液压系统工作原理图;根据技术参数需求,对液压系统关键参数进行理论计算;并对液压元件进行优化选型。基于AMESim专业液压仿真软件,建立液压系统关键结构仿真模型,基于本研究设计的液压系统原理图及构型参数对液压元件集成,搭建超深水打桩锤液压系统仿真模型;根据系统中缸、阀等液压元件的实际参数,通过等效计算和近似计算的方式,设置相关元件主要参数,通过仿真分析验证建模的合理性;研究主控阀结构参数、液压缸结构参数、二通插装阀结构参数、溢流阀最高设定压力、有无高压蓄能器、液压油型号等对液压系统性能的影响规律。基于Matlab/Simuli nk软件,建立缓冲装置的仿真模型,分析主控阀活塞的位移、速度、加速度、缓冲腔体积、压力、泄漏流量、能量以及系统内温度的响应特性,研究液压系统回油背压、主控阀缓冲腔的直径、泄漏缝隙高度以及长度等参数对缓冲装置缓冲性能的影响规律,找到了影响主控阀缓冲性能的主要因素。本研究的成果为超深水打桩锤液压系统的设计、关键参数的选择以及仿真建模工作提供了依据和方法,为进行超深水打桩锤研制提供了理论基础。

关键词： 开关惯性液压系统   主动悬架   联合仿真   数字液压   能量回收  

摘要： 随着国家“双碳”战略目标的提出,节能降耗成为了液压行业发展的重要方向,基于液压传动资源消耗量大且效率低下的问题,提出了一种可以进行能量回收的新型开关惯性液压系统,结合悬架系统探究其合理性和可行性。在现有开关惯性液压系统研究基础上,搭建了可实现双向动作的新型开关惯性液压系统构型;构建了主动悬架新型开关惯性液压系统模型,并分析了不同路面激励模型,制定了控制策略;通过仿真软件分别对新型开关惯性液压系统工作特性和主动悬架新型开关惯性液压系统性能指标进行仿真分析;搭建实验平台对本文提出的新型液压系统进行了实验验证,本文主要内容如下:首先,对现有的开关惯性液压系统进行结构和原理分析,在此基础上设计了双向开关惯性液压系统构型,通过分析该液压系统的组成元件,得到了新型开关惯性液压系统,使其在进行能量回收的基础上可并行实现调压功能。其次,为探究该新型开关惯性液压系统的工作性能,与主动悬架系统相结合,搭建了主动悬架新型开关惯性液压系统模型,确定系统外部激励和性能评价指标,并制定控制策略,为后期工作性能研究奠定基础。进而,在AMESim仿真软件平台搭建了新型开关惯性液压系统的仿真模型,对系统工作特性进行了仿真分析;搭建了主动悬架的仿真模型,并将两系统模型结合,在Simulink软件平台上搭建了控制系统,利用两软件进行联合仿真,得到了主动悬架新型开关惯性液压系统仿真模型;以不同路面激励模型作为输入,根据仿真结果分析系统性能。最后,搭建系统实验台,对新型开关惯性液压系统控制执行元件的正向和反向运动过程进行了测试,通过实验验证了新型开关惯性液压系统既可以控制液压缸进行正向伸出运动,也能够控制液压缸实现反向运动回收能量。

关键词： 制造业   纳税筹划   液压系统  

摘要： 我国液压行业目前正处于迅速发展阶段,从市场需求来看,液压系统对于许多大型设备都不可或缺,广泛应用于各类主机产品及各行业的技术装备。从政策环境来看,我国大力发展制造业,把液压产业发展当作战略重点之一来抓。而随着2020年疫情爆发,液压系统进口受阻,这为国内液压件厂商的发展提供了机会。在液压企业的众多成本费用中,税费成本的可调控程度较高,并且从2018年开始,国家就开始实施减税降费政策,并接连出台了一系列税收优惠政策,这些举措都为企业纳税筹划提供了客观条件。因此,对液压企业进行纳税筹划,可以帮助其有效降低税负成本、提高盈利能力,实现快速发展。 A液压是一家新上市的中型液压企业,当前正处于快速发展阶段,而通过对A液压的实地调研和纳税现状分析发现企业当前税负较重。本文基于纳税筹划理论、节税工程理论和风险管理理论,通过对A液压的业务流程和财务数据分析,从A液压的研发、采购、生产和销售四大经营环节着手,分析得出A液压存在以下纳税筹划空间:(1)在研发环节,对研发费用的核算不够合理、未考虑技术人员薪资筹划;(2)在采购环节,供应商选择标准简单、结算方式影响税额抵扣时间;(3)在生产环节,对加计扣除政策利用不够、对固定资产折旧方式的选择考虑不全;(4)在销售环节,销售方式未考虑税负效益、未充分利用业务招待费税前扣除限额。针对以上筹划空间,结合我国税收法律制度,本文为A液压制定了一套纳税筹划方案:(1)在研发环节,加强研发费用核算、优化薪酬制度设计;(2)在采购环节,完善供应商选择标准、协商订立合同延缓纳税时间;(3)在生产环节,充分利用税收优惠政策、改变固定资产折旧方式;(4)在销售环节,转变销售方式、统筹规划业务招待费。 最后,针对以上纳税筹划方案,对方案的效果进行预期分析,同时为保障纳税筹划方案的落地实施提出措施。通过对A液压进行纳税筹划,期望能够帮助A液压降低成本、增强盈利能力,同时规范财务管理模式以规避风险,也为其他液压企业的纳税筹划提供参考借鉴。

关键词： 卧式多层压机   液压系统   机架   热力耦合分析  

摘要： 随着我国人造板行业的发展,生产企业对人造板产量的需求越来越高,尤其是胶合板类产品。在胶合板生产的过程中,热压是关键的生产工序之一,而热压机作为热压工序的执行机械,在胶合板生产中处于重要的位置,其整机性能直接影响胶合板的产量和质量。卧式多层压机是用于胶合板生产的新型热压机,其较立式多层压机在生产能力和连续化生产方面实现了新的突破,有助于胶合板产业的发展。本课题通过对卧式多层压机整机系统的分析,以80层4′×8′卧式多层压机为研究对象,结合实际生产状况,对其液压系统设计和机架热力耦合分析等问题进行相关的研究。通过分析胶合板生产热压过程、卧式多层压机结构组成和功能要求,对卧式多层压机液压系统进行设计研究,完成其关键部件的设计计算和主要元件的选型,为后续液压闭合控制系统设计及分析提供了数据支撑;设计主从式液压闭合控制系统,构建液压闭合控制系统开环传递函数,对系统的性能进行了分析研究;针对分析研究结果中存在的系统响应时间较长、响应性差的问题,引入常规PID控制器对系统性能进行优化,并建立系统仿真模型验证了该系统符合设计要求。根据卧式多层压机热压过程中保压阶段机架的最大负载状况,对机架进行受力分析;依据结构力学理论建立机架受力及变形模型,确定机架的关键结构尺寸;建立机架三维装配体模型,利用有限元方法对其保压阶段的状态进行静力学分析研究,对其仅在力载荷作用下的强度和刚度进行校核。结果表明:机架最大应力约462.34MPa,最大变形约4.20mm,能够满足卧式多层压机保压阶段所需要的强度和刚度要求,这为后续与机架热力耦合分析结果对比提供了理论依据。以卧式多层压机实际工况为基础,对其机架温度场进行全面分析和数据采集;通过调整所施加的机架表面换热系数的数值,对机架进行热力耦合分析研究,并将其分析求解结果与静力学分析结果对比表明:机架最大应力约587.75MPa,最大变形约6.73mm,不能够满足卧式多层压机保压阶段所需要的强度和刚度要求;针对分析研究结果中存在的应力集中和刚度不足的问题,利用有限元方法设计了机架结构改进方案,经热力耦合分析验证表明:改进后机架最大应力约679.58MPa,最大变形约3.54mm,设计结果能够满足卧式压机保压阶段所需要的强度和刚度要求。

关键词： 海上风机全尺寸试验台   风力机载荷   液压加载系统   PID控制  

摘要： 作为一种可持续的清洁能源,风电可以减少我国对化石燃料的依赖,减少环境污染更好地改善生态环境。随着海上风力发电在全球电力体系中所占比重的逐渐提高,行业在快速发展的同时也面临一系列新挑战。风机单机尺寸不断增大来提升发电功率,这对风机各组件的设计提出了更严苛的要求。通过风机全尺寸全工况试验台可对其进行验证和进一步优化设计,来提高新一代海上风机的可靠性和耐久性,降低风险和成本。然而,我国目前缺乏公共权威的测试平台和相关标准。因此,本文提出了海上风机全尺寸试验台总体方案设计,其中重点研究加载台液压系统的设计。首先利用GH-Bladed软件,对海上5 MW风电机组进行参数化建模,根据IEC61400-1中多种设计载荷标准来设置风况和工况,计算出风机轮毂处在六个自由度方向上的载荷时序。通过数据统计得到六个方向的极限载荷,在Mx方向6032k Nm,My方向18943 k Nm,Mz方向11324 k Nm,Fx方向1280 k N,Fy方向1256k N,Fz方向1523 k N。根据风机受到的载荷特性和全尺寸试验的方式提出了试验台整体设计方案,其中由于四竖向两轴向的液压缸布置方案具有液压缸数量少,便于控制,解析容易等优点作为试验台非扭矩五自由度加载的方式。通过受力分析和编写程序求解不同参数下输出力的变化,确定了合理的液压缸空间布置尺寸。通过理论计算确定试验台驱动电机、减速器和联轴器的参数。最后根据非扭矩五自由度液压加载器的工作方式和性能要求,完成对加载器液压系统的关键设计,采用四个竖向双腔串联的液压缸和两个轴向双活塞杆液压缸高效节能满足海上5 MW级别风电机组全尺寸动静态测试的要求,并对两种液压缸及伺服阀、蓄能器进行了参数计算。完成了基于AMESim软件的液压系统的仿真建模,实现了单个液压缸及六缸液压系统仿真试验,进一步分析了液压系统的工作响应,能够满足设计要求。最后,引入PID控制器并且进行了参数整定,实现了液压缸的快速精确伺服力控制。

关键词： 串并混联   运动学   动力学   液压系统   轨迹规划  

摘要： 具有动力定位装置或者锚泊系统的船舶在海上进行工作时,受到风、浪、涌的影响,船舶产生横摇、纵摇、垂荡三个自由度的运动,这种三维摇荡运动会对船舶上工作人员换乘到海上平台带来安全隐患。本文针对国内外现有产品在补偿范围较大情况下存在重偏载情况驱动力大,机构复杂、占地面积大等问题,提出了一种R+2RPR/RP+RP串并混联波浪补偿机构用于人员转运和货物过驳,主要研究内容如下:根据现有海上人员转运产品存在的技术问题,结合船舶摇荡特点和课题要求,分析了串并混联舷桥所需的自由度特征,对两种不同的串并混联波浪补偿机构进行方案对比,并分析确定了一种R+2RPR/RP+RP串并混联波浪补偿机构的构型方案,并依据构型进行了机械结构设计,参考相关国标要求对关键部件进行校核。将R+2RPR/RP+RP串并混联波浪补偿机构等效为RRPRPR六自由度串联机构,在非惯性系下分析了工作空间和关节空间的位置、速度和加速度映射,推导出了等效串联机构的Jacobian矩阵和Hessian矩阵,并通过对2RPR/RP并联机构和四杆机构的分析建立了关节空间和驱动空间的位移、速度和加速度映射。推导了惯性系与非惯性系之间机构末端的速度、加速度映射关系。基于位置反解分析了串并混联波浪补偿机构在船舶上不同安装位置对工作空间的影响,为样机安装使用提供理论基础。通过MATLAB编程和在Simulink建立的机械模型进行运动学仿真,对运动学进行了相关验证。基于速度、加速度的递推公式、牛顿-欧拉法、结合达朗贝尔原理和虚功原理,建立了等效串联机构的动力学模型,进一步推导了关节空间驱动力和驱动空间驱动力的映射关系,通过MATLAB编程和在Simulink建立的机械模型对动力学建模进行了验证。基于该串并混联机构的机械结构特点,对液压系统的整体方案进行了设计与分析,并对关键液压元件进行了选型与计算。基于设计的液压系统的相关参数在Amesim中搭建了相应的液压系统模型,运用位置环和速度环的PID控制器实现了液压执行元件的轨迹跟踪,分析了上平台液压系统在不同参数下的相关性能,为样机研制提供理论支撑。基于含虚设转动副的等效串联机构的位置反解建立了波浪补偿机构的控制流程,对舷桥的对接过程进行了轨迹规划。基于势流理论应用AQWA仿真软件进行了船舶的水动力仿真分析了船舶的运动规律,基于该运动规律通过Stewart平台模拟船舶运动,对波浪补偿控制算法进行了验证。