关键词： 小型清雪车   机械结构设计   液压传动系统   动力性能仿真分析  

摘要： 我国中北部地区冬季常年伴有大量降雪积雪的情况,严重影响了人们正常出行和工作。针对不同的积雪环境通常用不同的方式进行清雪,但在清雪过程中,存在一些复杂的清雪环境,如带有道路附带设施的人行通道和不存在无障碍通道的斜坡小道等,常见的大型清雪装备难以进入这些环境进行清雪。针对这些狭小特殊的环境通常组织一队人员进行人工清雪,但人工清雪的方式工人工作强度大,且工人在作业时有一定危险性。因此需要设计一款小型灵活的、可通过遥控控制的清雪车就极为重要。本文首先通过对清雪过程中存在的多种特殊清雪环境进行分析,设计出满足特殊环境下清雪作业的清雪车结构。对特殊环境的分析包括特殊路况和路面特征,特殊路况包括窄路、坡路、台阶、石板路等,路面特征有压实雪、厚雪、结冰路面等。通过分析以上特征,再经方案对比后提出清雪车的基本性能要求。通过理论计算对清雪车液压系统的零部件进行选型。通过三维软件对清雪车机械结构进行设计,得到了满足特殊清雪条件的小型清雪车机械结构。对各元件组成的液压传动系统性能进行仿真验证。本文通过调整仿真软件中各个液压元件的参数与实际选用的液压元件的参数相匹配,经仿真实验得出液压传动系统在清雪车直行不清雪、直行清雪作业、转弯清雪作业时各液压元件的性能表现。实验结果中液压系统的稳定性和输出值与清雪车驱动要求预设的参数一致,从而验证零件选型的合理性及传动系统的可靠性。对设计的底盘用动力学软件建立虚拟样机,对清雪车底盘的动力性和整车通过性进行仿真和分析。通过导入三维车体模型及动力学软件自带履带底盘模块共同建模完成虚拟样机建立,建立路面特征和路况特征,使虚拟样机在此环境下行驶。经仿真实验得出:清雪车在直线行驶时横向偏移量微小;在爬坡时质心高度曲线变化平滑无折回,可以稳定通过;在驶入和驶离一个台阶或石板时动力性能有微量改变,完全通过后整车运动恢复平稳;从而验证了本文设计的液压传动系统在四种工况下都能满足清雪车动力性和通过性的要求。

关键词： 包层转运装置   液压系统   故障诊断   深度学习   多特征融合  

摘要： 中国聚变工程实验堆(CFETR)的包层部件在高热负荷、强电磁力和中子辐照的影响下会失效,需要对其进行遥操作维护。在包层遥操作维护系统中,包层遥操作转运装置承担包层环向转运的任务,其稳定运行是维护任务正常开展的重要保障。经过分析发现转运装置不能稳定运行的主要原因是液压驱动系统故障。因此,亟需开展转运装置液压驱动系统的故障诊断方法研究。针对缺乏有效故障样本、难以提取故障特征与变工况故障诊断等问题,开展了一系列的研究,具体内容如下:1.针对缺乏充足且有效的故障样本的问题,采用了基于仿真模型获取故障样本的方法。首先,对转运装置液压驱动系统的工作原理和故障机理进行了深入分析,确定了4种典型故障以及需要采集的状态信号。然后,建立了仿真模型,模拟了典型故障,采集了状态信号,并建立了仿真故障数据集。2.针对难以有效提取液压驱动系统的故障特征的问题,提出了一种基于深度学习的MSCNN-LSTM故障诊断模型。该模型将卷积神经网络与循环神经网络的优势进行了结合,引入的多级注意力机制整合了所提取的特征,实现了“多角度”提取故障特征的功能。在10次故障诊断实验中,该模型的平均准确率高达99.53%,且标准差仅为0.13%,体现了 MSCNN-LSTM故障诊断模型的有效性。3.针对实际工况中可能出现工况突变,导致系统状态数据分布突变和样本稀缺的问题,通过结合深度学习与迁移学习的方法解决了该问题。通过利用少量新任务数据样本重新调整预训练模型,挖掘了新任务和已学任务之间的关联性,实现了知识的迁移和重复使用,使得诊断模型能迅速地调整进而适应新的诊断任务,在样本稀缺的情况下仍能准确地进行故障诊断。在多组变工况实验中,经该方法所调整的诊断模型均能高效地完成诊断任务,展现了该方法在现实应用中的潜在应用价值。4.最后,利用转运装置的认证件进一步开展了故障诊断实验,验证了基于深度学习的转运装置液压驱动系统故障诊断方法的可行性与有效性。

关键词： 液压油   液压元件   清洁度   污染检测   现场改善   清洗、过滤设备  

摘要： 介绍清洁度对工程机械液压系统的影响，液压油、液压元件及整车液压系统的清洗与过滤，叉车制造过程中清洁度改善措施，结合实践操作经验，从实际应用角度提出对工程机械液压系统污染物防治的建议。

关键词： 岗位任职能力   理虚实一体化   模拟训练  

摘要： 为推动士官液压传动精品课程的建设，笔者在深入分析课程建设现状与不足的基础上，对照军队课程评价指标体系与标准，提出了瞄准岗位任职能力的教学目标设计、知识能力素质有机融合的教学内容构建、理虚实衔接渗透的教学策略开发、促进内涵发展的教员队伍建设四个方面的精品课程建设策略，进而为有效提升士官课程的建设质量乃至教学质量提供了有益的参考。

关键词： 可调动力头   有限元分析   液压系统   联合仿真  

摘要： 孔的钻、镗加工是机械加工制造领域常见的基础操作,多孔可调钻镗动力头是一种实现一次进给加工多孔的机床附件,并且可实现加工孔距在设计范围内的无级调节,配合普通钻、镗床使用可以极大的提高多孔零件的加工生产效率。(1)以Z3035B摇臂钻床为设计基础,确定多孔可调钻镗动力头的基本设计参数,拟定动力头的总体设计方案,利用Solidworks对整机和各零部件进行三维建模。借用ANSYS Workbench平台对主要零部件进行有限元静力学和瞬态动力学分析,验证了结构的可靠性和设计的合理性。(2)对液压调距系统工况进行分析,确定了调距液压系统的设计要求和设计参数,并根据动力头调距动作顺序及基本功能绘制液压系统工作原理图,建立元件动作顺序表。确定了液压系统执行液压缸的尺寸,确定了系统中其他主要元器件的规格参数。(3)根据液压系统工作原理,建立了非对称阀控非对称缸的电液比例控制数学模型,结合各元器件的数学模型求出调距控制系统的传递函数,借助Simulink中的Bode图验证了系统稳定性。引入PID控制器,并在Simulink中搭建仿真模型,经过PID控制器的作用,本系统的快速性和准确性都有了明显提高。(4)分别建立了Amesim和Simulink液压调距系统的仿真模型,配置了联合仿真参数,搭建了联合仿真环境,对液压调距系统进行电液联合仿真。对活塞杆位移和位移跟踪误差进行分析,可知控制系统可满足多孔可调钻镗动力头液压调距系统的工作要求。综上所述,本文完成了多孔可调钻镗动力头结构设计和液压调距系统的设计。结合静力学和动力学分析验证了结构设计的可行性,利用电液联合仿真验证了控制系统的稳定性。为实际工程应用提供了理论基础,可为相关设计提供参考。

关键词： 端头支护   机械臂   运动学分析   力学特性   液压系统  

摘要： 目前,在井下综采工作面狭窄巷道内对单体支柱进行搬运与端头支护仍旧处于半机械化半人工的粗放式搬运模式,智能化程度不高,效率低且人工成本较高。为推进煤矿智能化发展进程,提高工作效率,保证安全生产,本文结合井下狭窄巷道内的环境情况及支护工况要求,对端头支护机器人机械臂的结构及液压系统进行了设计研究,论文主要工作如下:(1)根据巷道内单体支柱的布置情况和支护工作流程确定机械臂的构型并通过Pro E软件设计了端头支护机器人机械臂的三维模型,并对各运动关节的液压驱动元件以及泵和电机进行计算选型。(2)基于运动学分析数理基础,利用改进D-H法建立机械臂的运动学模型;通过变换矩阵法求得机械臂末端相对于基坐标系的齐次变换矩阵,得运动学正解;通过解析法求得机械臂的运动学逆解;基于建立的D-H模型在MATLAB中建立机械臂的运动学连杆模型,并利用蒙特卡洛法对机械臂进行工作空间仿真,仿真结果表明机械臂结构紧凑且抓取范围大,能在井下狭窄巷道内工作;基于所求的运动学逆解在关节空间内通过多项式插值法对机械臂进行轨迹规划并仿真,结果表明通过五次多项式插值法拟合得到的各关节运动过程中的位移、速度和加速度均没有突变,可有效减少动作时的磨损与冲击,满足端头支护机器人机械臂的运动学要求。(3)通过在Adams软件中建立的机械臂刚体动力学模型,探究机械臂在不同工况下的动态响应并对其在极限工况下各铰点载荷进行提取;根据平面汇交力系力和力矩平衡原理对机械臂的各部件进行受力分析;基于动力学仿真结果和受力分析在Workbench软件中对机械臂各关键部件进行有限元静力学分析,结果表明各部件的强度与刚度能满足实际工程需求;通过n Code Designlife软件对机械臂的关键支撑部件支撑大臂进行疲劳寿命仿真分析,结果表明其在极限工况下的最小循环次数满足设计要求。(4)根据机械臂结构与关节动作要求设计机械臂的负载敏感液压控制回路;分别对各子系统回路的控制原理与系统的节能性进行分析;通过在AMEsim软件中搭建的液压系统模型对回路性能进行仿真验证,结果表明系统响应迅速且元件动作平稳,有较好的节能性。本论文主要有图97幅,表16个,参考文献82篇。

关键词： 翻车机   液压系统   故障诊断   状态监测   健康预测   剩余寿命理论  

摘要： 翻车机的作用是完成对铁路敞车的夹持定位和翻转卸料工作,其中夹持定位由液压系统实现，本文主要针对翻车机运行过程中出现的持续性故障：液压系统超温和液压系统不保压两个关键问题进行研究，并对翻车机液压系统的常见故障进行原理分析，并由此对液压系统控制策略及系统参数进行优化，得到运行可靠的液压系统。在此基础上，设计数据采集和健康预测系统，实现整个系统的使用、保养、维修闭环管理，提高翻车机液压系统运行稳定性、安全性，减少突发故障的情况，提升生产效率。　　首先，对于液压系统超温问题，通过建立翻车机液压系统的热交换数学模型，从产热和散热的角度分析液压系统的热特性，对比系统元件产热值和散热值，在理论上寻求系统油温过高的原因和解决方案。借助于仿真模型分析系统散热和产热的影响因素。通过理论与仿真结果重点从产热较高的元件和因素入手，对现场设备进行有针对性的改进试验，验证改进后的效果。　　然后，针对液压系统不保压问题，利用模糊FTA进行翻车机液压系统状态监测与故障诊断，将底事件按重要度由大到小依次排列诊断，经过逐一排除，发现呼吸系统控制逻辑存在缺陷，根据结果针对性改进呼吸系统的控制程序，通过实验验证问题得到解决。　　最后，应用有源测试方法，通过检测被测系统中油液的污染度以及被测系统元件如油缸、液压锁、控制阀的泄漏量的大小，根据剩余寿命理论从而对液压系统的健康状态进行评估。

关键词： 汽车起重机   联合仿真   卷扬平衡阀   卷扬多路阀   稳定性  

摘要： 汽车起重机作为用途较为丰富的工程机械设备之一,在大型工程项目施工和城市建设中担负着非常重要的角色。随着工程机械行业的不断成熟以及智能制造技术的不断发展和进步,汽车起重机逐渐向可靠性、安全性、工作稳定性以及智能化的方向发展。当前汽车起重机卷扬系统在工作时容易出现臂架抖动以及液压冲击等现象,从而影响臂架工作的平稳性和安全性。因此,对汽车起重机各液压元件、液压系统及机械系统整体稳定性的研究和优化具有重大意义。本文以某中型汽车起重机卷扬系统为研究对象,采用理论研究、试验测试以及仿真分析相结合的手段,精确建立起重机卷扬系统关键液压元部件与液压系统的数值仿真模型;考虑汽车起重机上车作业系统的机液耦合特性,基于AMESim和ADAMS联合仿真平台建立卷扬系统的数字样机模型,实现起重机卷扬系统机液耦合动态特性的高精度仿真;基于传递函数法研究影响卷扬系统动态稳定性的因素,并提出液压阀控制口阻尼的优化设计方案,有效提升卷扬系统的动态稳定性。论文研究的主要内容如下:(1)以汽车起重机卷扬液压系统关键液压元件,如平衡阀、多路阀等为研究对象,依据其工作原理与及结构特性分别建立其数学模型,通过系统拆解与测绘,精确获取阀件结构参数;针对阀芯位移与过流面积难以精确确定的问题,基于等效过流面积原理提出U形槽阀口阀芯位移与过流面积曲线的计算方法;在此基础上,基于AMESim软件HCD库分别建立其数值仿真模型,研究获得平衡阀、多路阀等液压元件压力、流量特性。卷扬液压系统平衡阀、多路阀等关键元件动态性能测试结果表明:关键阀件数值仿真所获得平衡阀、多路阀压力-流量特性与试验测试结果误差小于10%,验证了数值仿真模型的正确性。(2)为了更加准确和真实的反映汽车起重机卷扬系统的实际工作特性,基于AMESim和ADAMS联合仿真平台,建立了卷扬系统的机液耦合数字样机模型。对汽车起重机卷扬系统进行了不同工况下的实车试验测试,结果表明:机液耦合模型所预测的液压动态特性与试验测试结果误差小于10%,验证了汽车起重机卷扬系统机液耦合数字样机模型的正确性。(3)分别建立了汽车起重机卷扬液压系统中卷扬多路阀和卷扬平衡阀的传递函数模型,基于传递函数法研究了影响卷扬系统稳定性的关键因素及提高系统稳定性的优化方向;基于工程可实现性提出了提高卷扬系统动态稳定性的多路阀、平衡阀控制口阻尼孔优化匹配设计方案,机液耦合数字样机模型仿真结果验证了优化方案的有效性。

关键词： 飞机防滑刹车控制   半物理仿真   液压伺服系统建模   实用稳定性   振动抑制  

摘要： 液压伺服系统振动失稳是飞机刹车系统设计中急需解决的难题,作为刹车系统核心的执行机构,液压伺服系统振动失稳可能导致液压管路破裂、飞机起火等严重安全事故。本文针对飞机刹车过程中液压伺服系统的振动失稳问题,建立了新型三级射流管伺服阀非线性模型,提出了液压伺服系统实用稳定性分析判据,设计了控制参数的灵敏度约束和鲁棒性约束,并基于上述约束条件完成了飞机刹车鲁棒自学习PID防滑控制律的设计。总体而言,本文的研究主要分为伺服系统模型建立、伺服系统参数辨识、基于实用稳定性分析的约束条件设计、带约束的防滑控制律设计四大部分。本文主要贡献和研究工作如下:(1)针对现有飞机刹车控制系统设计中液压伺服系统模型无法完整表征系统非线性动力学行为的问题,计及铁磁体磁滞特性、阀芯位移死区及饱和特性等伺服阀内部组件的非线性特性,建立了新型三级射流管电液伺服阀非线性流固耦合振动模型,克服了传统三阶线性模型无法描述伺服系统内部状态动态特性的缺点,为研究飞机刹车过程中液压伺服系统失稳机理及振动抑制提供了模型基础。(2)针对液压伺服系统结构复杂、参数众多,部分关键参数难以精准获取的问题,设计了一种带自动选择机制的正交滤波误差估计算法,消除了系统辨识过程中未知参数间的耦合作用,提高了参数辨识精度,实现了对液压伺服系统关键参数的辨识。试验结果表明,本文所提出的带自动选择机制的正交滤波估计的残差检测离群率小于2.8%,辨识结果具有良好的可信度,提高了液压伺服系统模型的精确度。(3)针对李雅普诺夫稳定性理论不适宜表征强实时性、强非线性系统稳定性的问题,提出了一种飞机刹车液压伺服系统实用稳定性判据。首先,基于相图分析方法研究了外界干扰、刹车容腔、回油容腔体积等因素对系统非线性振荡的影响规律;其次,提出了扰动状态下伺服系统的实用稳定性判据,给出了刹车伺服系统实用稳定性的参数可行域;另外,通过Koopman算子对刹车伺服系统模型进行了全局线性化,并基于实用稳定性判据设计了防滑刹车控制律参数的鲁棒性约束和灵敏度约束,为带有振动抑制的飞机防护刹车控制律的设计提供了理论基础。(4)针对传统飞机刹车系统设计未考虑伺服系统的振动特性所导致的液压系统振动失稳问题,依据所设计的控制参数灵敏度约束和鲁棒性约束,创新地设计了带有液压系统振动约束的鲁棒自学习PID防滑控制算法。另外,针对飞机刹车过程外界干扰因素复杂及跑道状态多变的问题,基于滑移率-减速率混合控制方式(MSD)和改进型粒子群算法对鲁棒自学习PID防滑控制算法进行了优化。优化后的算法可以通过实时调整控制参数以及参数学习速率实现对不同跑道状况下系统最佳滑移率的追踪,在维持高刹车效率的同时提高了系统的安全性和可靠性。图160幅,表10个,参考文献142篇

关键词： 冷却塔风机   自调角   Solidworks结构设计   AMESim液压仿真   液压系统   PLC控制系统  

摘要： 为确保冷却塔循环水系统安全可靠地运行,冷却塔风机转速以及叶片安装角度均按照最大换热量设定。但受生产工艺、环境温度等相关因素的影响,冷却塔风机的换热量在时刻变化,因此,冷却塔风机冷却能力与实际需求不匹配,造成了大量能源浪费。对冷却塔风机实施节能改造可以有效促进石油化工企业节电降碳。为此,提出了一种基于液压系统的冷却塔风机叶片自调角的新型节能方案。当温度传感器测的水温高于设定值时,实际换热需求大,通过液压系统驱动调角机构增大叶片安装角度,风量增大,同时耗能增加;当温度传感器测的水温低于设定值时,实际换热需求小,通过液压系统驱动调角机构减小叶片安装角度,风量减小,同时耗能降低。最终通过该方案实现变工况风量的自适应调节,达到节能的技术目标。 本课题围绕液压自调角系统对以下关键技术展开了研究。首先,对叶片调角过程中的耗能进行分析,并借助风力机气动载荷的计算方法得到所需驱动力随安装角度变化的曲线;随后,深度分析液压系统工作性能和冷却塔风机自调角结构设计中存在的问题,并针对问题做了优化设计和改进,利用Solidworks软件对自调角装置整体结构进行三维建模,最终实现基于液压系统的稳定性自调角结构;同时利用Simulation结合理论分析对关键轴承及零部件进行静力学分析,验证其强度是否满足实际工作要求;为确保液压系统的可靠性,利用AMESim仿真软件探究多种液压回路自调角的工作特性,分析调速阀内部元件节流阀开度对液压回路稳定性的影响,同时对液压系统中常出现的三种故障进行仿真分析,并将故障模型带入正常模型中观察整个液压系统的关键元件的参数变化;最后,设计并搭建出一台小型自调角冷却塔风机,同时设计相应控制系统以及远程监控系统,通过实验验证结构的可行性。 研究结果表明:新型调角装置可以实现风机在不停机的工况下,在6°～15°范围内实现多工况自适应多次变角,并保证系统的工作精度、稳定性和可靠性。采用AMESim/Simulink联合仿真模糊PID控制的调速阀液压回路,变化波动小,精度高;当调速阀内部节流口的开度K=0.08时,振荡时间短,振荡峰值小,降低扰动负载对回路稳定性的影响;三种故障模型与理论分析较为一致,为接下来的故障诊断提供故障特征数据;通过设备组装进行实验调试,验证了结构的可行性及其控制精度。