关键词： 锚链提升器   液压系统   故障模拟试验台   故障诊断   卷积神经网络  

摘要： 多点系泊系统是保障海洋平台定位和安全生产不可或缺的装置,通过调节系泊锚链的长度和预紧效果,限制海洋平台的旋转和位移使其稳定漂浮在作业区域。在使用锚链提升器动力收放系泊锚链过程中,如果锚链提升器液压系统发生故障,多点系泊系统的定位功能将失去保障,进而危及整个海洋平台和操作人员的生命和财产安全。因此有必要对锚链提升器液压系统进行实时状态监测及典型的故障诊断研究,揭示系统内各状态参数与不同故障的内在耦合规律,保障海洋平台多点系泊安全。本文以锚链提升器故障模拟试验台液压系统为研究对象,分析了液压系统工作原理和典型的故障机理,开发了一套以PLC为下位机和以C++环境开发的上位机PC的液压测控系统,上下位机间采用Modbus-TCP通讯协议实现通讯,设计了一种包括:液压泵泄漏、液压缸泄漏、液压阀堵塞和管路老化四种不同故障及每种故障不同严重程度的模拟故障注入实验方案,利用搭建好的试验台测控系统采集系统内的压力、流量和温度等故障参数,提出了一种多传感器信息融合的多尺度一维卷积神经网络模型,该模型不仅能够在保证准确率的前提下避免增加卷积深度及宽度和减少模型参数,还能自动提取更加复杂的特征信息。结果表明,锚链提升器液压故障模拟试验台功能齐全,开发的测控系统可以实现对系统状态监测、动作控制、参数调节和信号采集等功能,设计的模拟故障注入实验方案可以得到故障特征明显的样本参数,提出的多传感器信息融合的多尺度一维卷积神经网络模型不仅能识别不同故障类型,而且还能对故障不同严重程度进行识别,相较于其他算法模型识别准确率高。本文有利于深入挖掘多点系泊系统锚链提升器液压系统故障与系统内参数的耦合关系,为实际锚链提升器液压系统的状态监测和智能故障诊断提供参考,对多点系泊系统中锚链提升器的安全运行、及时维修具有一定的工程实用价值。

关键词： 液压挖掘机   载荷差异   分布式动力源   泵阀协同驱动   能量传递效率  

摘要： 液压挖掘机作为工程机械的典型代表,具有功率密度大、输出力大、环境适应性强等优势,通过控制多执行器协同动作完成周期性作业。然而液压挖掘机普遍采用集中动力源供能,多路阀进行动力分配与传递的驱动方式。多个不同载荷的执行器复合动作时,由于系统压力与重载执行器驱动腔压力匹配,轻载执行器控制阀必须减小开口控制流量分配并补偿负载压力,因此载荷差异不可避免产生了额外的节流损失;此外,工作装置频繁举升下放,系统积聚的大量重力势能将通过控制阀的节流作用转换为热能耗散,最终导致由柴油发动机到执行器的能量效率仅有20%左右。针对以上问题,本课题在国家自然科学基金项目(52075358)的支持下,结合阀控系统功率密度大、泵控系统能效高的优点,提出分布式闭式泵控单元与开式进出口独立阀控单元相结合的泵阀并联进出口独立控制系统方案。分布式动力源直接驱动液压执行器并回收系统动势能,集中式动力源通过阀控单元对闭式回路进行流量补偿及功率放大;设计泵阀协同驱动四象限控制策略以及多执行器流量-压力复合控制策略;进一步分析液压挖掘机运行特性及能耗特性。具体研究内容如下:(1)结合现有液压节能技术研究,通过对电液动力源及液压控制系统分析对比,最终确定永磁同步伺服电机驱动闭式定量泵作为分布式动力源,定转速异步电机驱动变量泵作为集中式动力源,泵阀并联进出口独立控制系统作为液压回路的液压挖掘机整机系统方案。建立了永磁同步伺服电机与泵阀并联进出口独立系统数学模型,设计泵阀协同驱动四象限控制策略及多执行器流量-压力复合控制策略,进一步对比分析进出口独立阀控系统与泵阀并联进出口独立系统的能量传递路径,详细阐述所提系统节能优势。(2)在多学科联合仿真软件Simulation X中,依据工作机构测绘尺寸,建立6吨液压挖掘机的机械仿真模型;建立可表征实际电机特性的永磁同步伺服电机仿真模型,通过试验结果对比,验证了电机模型的准确性;根据所提泵阀并联进出口独立系统方案,建立挖掘机液压仿真模型,最终完成泵阀并联进出口独立控制液压挖掘机联合仿真模型。为对比分析所提液压挖掘机运行特性与能耗特性,进一步建立进出口独立阀控液压挖掘机联合仿真模型。(3)采用上述控制策略,在动臂单动作、斗杆单动作、铲斗单动作、动臂斗杆复合动作、动臂回转复合动作以及整机挖掘工况下,分别对进出口独立阀控液压挖掘机及泵阀并联进出口独立控制液压挖掘机的运行特性及能耗特性进行仿真分析。研究结果表明:泵阀并联进出口独立控制液压挖掘机各执行器在单动作、复合动作和整机挖掘时均具有良好的运行特性;与进出口独立阀控液压挖掘机相比,本文所提液压挖掘机在整机挖掘时系统能耗降低31.9%,节流损失降低69.4%,能量回收率为16.2%。所提系统大幅减少多执行器载荷差异造成的节流损失,显著提升整机能量传递效率,具有良好的节能优势。

关键词： 海上风力发电机   叶片翻转装置   结构设计   液压系统   驱动装置   控制系统  

摘要： 叶片翻转作为大型海上风电叶片研发制造的重要环节，主要用于配合叶片的磨削、涂装、检测、转运等生产工序。随着海上风电产业的发展，风机的单机容量越来越大，风机的尺寸也越来越大，生产制造的难度自然也在逐渐加大。因此各大风电企业都将目光投向了这一领域。论文以6MW大型海上风电叶片为例，研究了一种基于PLC控制的大型海上风电叶片翻转装置，该翻转装置能完成单个叶片的夹紧、升降及翻转等工艺流程。　　论文首先针对大型海上风电叶片表面展向扭曲的特性，确定了大型海上风电叶片的整体翻转方案，并分别完成叶根翻转机构和叶尖翻转机构的建模，论述叶片翻转装置驱动部分和控制系统的整体设计。　　接着，针对大型海上风电叶片翻转装置的结构特点、技术要求及工作环境。设计了大型海上风电叶片翻转装置的液压系统，完成了液压系统元件的选型。并对叶尖升降液压系统的控制进行了深入研究，提出了运用电液伺服阀控制液压缸的方式控制叶尖升降液压系统，建立了阀控液压缸系统的数学模型。　　其次，针对大型海上风电叶片翻转装置的驱动部分进行分析与设计，提出了采用变频器、交流减速电机配合链轮传动驱动风电叶片翻转的形式。并运用ANSYS软件对设计的主传动轮进行应力和应变分析，且完成了交流电机和变频器的选型。　　最后，针对大型海上风电叶片翻转装置的控制系统展开研究与设计。对叶尖升降液压系统的同步控制策略进行分析，设计了基于交叉耦合式同步控制的叶尖升降液压系统模糊PID控制器，并通过MATLAB-Simulink软件对其控制性能进行了分析。最后，根据大型海上风电叶片翻转装置的控制要求和控制流程完成PLC控制系统的设计。

关键词： 混凝土泵车   液压系统   滤芯   脉动流量   抗脉动性能  

摘要： 混凝土泵车液压系统要求滤芯在脉动流量下仍然可以保持良好过滤性能，而国内外多数产品在使用过程中凸显过滤性能下降的问题。通过稳态流量和脉动流量下过滤性能的对比，对滤芯抗脉动性能进行有效评价，结果证实，普通玻纤材质的滤芯在脉动流量下，过滤性能会严重恶化。采用自主研发的抗脉动复合滤材滤芯，抗脉动效果显著，已成功应用于某型泵车液压系统，过滤性能在全寿命周期内满足使用要求。

关键词： 液压系统   压力控制   设备维修   故障诊断  

摘要： 液压系统已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分，其广泛应用于各种机械设备中，如机床、起重机、挖掘机等，其压力控制是保证设备正常运行的关键因素，因此对液压系统压力的测量、调整和控制具有重要意义。本文从液压系统的基本原理和结构入手，介绍了液压系统压力的测量和控制方法，并重点探讨了液压系统压力在设备维修中的应用，为提高设备的维修效率和质量，延长设备的使用寿命提供参考。研究表明，液压系统压力的合理调整和控制可以有效地诊断和排除设备故障，提高设备的维修效率和质量，同时也能够对设备进行预防性维护和保养，延长设备的使用寿命。

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： 液压硫化机   液压系统   HMM-BP神经网络混合模型   SSA   故障诊断  

摘要： 液压硫化机作为轮胎制造行业的关键制造设备,其自身的工况不仅关乎轮胎质量的好坏与性能的高低,也间接对企业原材料供应、轮胎半成品和成品物流、设备维修及轮胎制造中所涉及到各类物流信息等方面产生较大影响。因此本文通过分析其对物流的影响及对物流及交通运输业的意义,以液压硫化机作为研究对象,针对硫化机液压系统存在故障类型多样化、故障信号复杂多变、故障信号相关性众多、故障诊断点隐蔽、故障诊断技术大多为针对单一故障或者诊断模型结构较单一等问题,将麻雀搜索算法(SSA)、BP神经网络模型、HMM模型进行有效结合,开展针对液压硫化机液压系统的故障诊断混合模型搭建、仿真实验等工作。主要研究内容如下: (1)构建了针对液压系统单一和并发元器件故障决策的HMM模型。基于对相关文献研究及结合企业实际工况,通过分析硫化机液压系统结构及工作原理、故障分析、故障特征及诊断难点分析,结合采集到的实时数据、历史工况数据分别构建针对单一、并发元器件故障决策的HMM模型,然后以并发故障HMM模型的训练和测试实验为例,通过对比实验各项指标表明通过HMM模型剔除概率小的故障可提高BP模型的输入质量,进一步提高模型性能。 (2)构建了基于SSA优化BP神经网络的液压系统故障分类诊断模型。首先将采集到的各项数据内容进行分析和处理,然后分别构建BP神经网络和SSA优化的BP神经网络液压系统故障分类诊断模型,最后通过训练集和测试集对SSA优化前后的故障分类诊断模型结果进行分析。通过各项指标比对表明了SSA优化后的BP神经网络故障分类诊断模型具备更高准确率、更低分类误差、降低过拟合风险等方面的优势,为后续与HMM混合模型的建立提供了有力保障。 (3)构建了基于HMM和SSA优化后的BP神经网络液压系统混合故障诊断模型。首先将分析处理后的指标数据等,接着利用HMM模型分别对小概率元器件故障类型及状态进行剔除,最后将留下的单一、并发元器件故障所涉及到的所有传感器各项指标数据、故障类型及状态等内容通过SSA优化后的BP神经网络模型进行故障诊断分类。通过实验表明HMM-SSA优化BP神经网络混合模型可以结合HMM在处理时间序列数据和SSA优化后的BP神经网络在分类问题上三种算法的优势,能高效处理更为复杂的故障情况,实现多种故障状态的联合诊断。同时,该模型提高了诊断准确性和可靠性,也提高了模型的适用性,在故障诊断场景中具有更好的应用前景。

关键词： 深海采矿车   CFD   液压系统散热器   阻力特性   热传递特性  

摘要： 随着世界经济的快速发展,陆地矿产资源已经不能满足人们的需要,海洋矿产资源的开发和利用至关重要。深海采矿车作为大功率深海采矿关键装备,采用液压系统作为其传动方式。本文采用数值模拟和试验验证方法,对深海采矿车液压系统管路中液压油的热传递特性进行研究,并以此为基础,对深海环境下液压系统的散热器进行研究。主要工作如下:(1)根据深海环境的特点,建立了深海变深环境模型和深海液压油的变粘度模型。根据“鲲龍500”深海采矿车液压系统的工作原理和元件形式,对深海采矿车液压系统中的液压油在不同深度极限工况下的热平衡温度进行计算。(2)基于流体力学和传热学基本理论,构建了深海采矿车液压系统管路的数值仿真模型,对不同结构、工况参数下管路模型的热传递特性和阻力特性开展了数值仿真,获得了不同参数对管路中液压油降温效果和压力损失的影响规律,并通过管道试验研究,验证了油液管路流动数值建模与仿真的正确性。(3)提出了一种深海采矿车液压系统散热器的形式,并构建了深海采矿车液压系统散热器的数值仿真模型,并开展不同结构、工况参数下散热器的数值模拟。研究结果表明,相对海水流速越大,散热器的散热性能越好,随着海水深度的增加,散热器中液压油流动过程中的压力损失显著增大。通过减小散热器管道中心距和管径的方式,可以有效减小散热器的占用空间,且对散热性能影响较小。减小管径会显著增大散热器中液压油流动过程中的压力损失。(4)以增强深海采矿车液压系统散热器的散热性能、减小占用空间、压力损失不超过允许范围为目标,提出了散热器的改进方案。和原深海采矿车液压系统散热器相比,散热器的综合散热性能得到了显著提升,且压力损失仍符合要求。

关键词： 液压传动   气压传动  

ISBN: (纸本)9787560668963

摘要： 本书包括流体基础篇、结构原理与基本应用篇、综合应用篇以及设计与前沿发展篇四部分。第一部分包括第1~2章，主要介绍流体传动的发展、系统工作原理以及流体力学基础知识，是流体传动与控制的理论基础。第二部分包括第3~6章，主要介绍各类流体传动与控制元件的结构、工作原理、特点及其基本应用，为后续分析系统的功能及设计打下基础。第三部分包括第7~8章，主要介绍各类基本回路的组成、特点及应用，并给出了典型流体传动系统案例解析，该篇是将流体传动的认识性学习向实践应用全面转化的关键环节。第四部分包括第9~10章，主要介绍流体传动与控制系统的设计计算和前沿发展认识引导，以实现知识、能力向实践应用的过渡。