关键词： 舵机   检测传感器   专家数据库   贝叶斯网络   故障诊断  

摘要： 随着国际航运市场的快速发展,船舶机械设备的运行安全越来越被重视。船舶舵机作为远洋船舶重要的设备起到控制船舶航向、保证船舶安全的作用。在船舶舵机液压系统中,油液污染导致舵机发生故障的情况屡见不鲜,油液中的颗粒污染物会造成舵机液压系统故障,对船舶正常航行产生了威胁。因此需要对油液中的颗粒污染物进行检测,结合船舶舵机液压系统典型故障,使用贝叶斯网络构造船舶舵机液压系统故障诊断模型,实现船舶舵机液压系统故障诊断,保证舵机设备的安全运行。针对研究对象,本文主要研究内容如下:针对船舶舵机液压系统中的油液污染物采用油液检测法中的颗粒计数法对颗粒污染物进行区分检测,设计并优化了颗粒污染物检测微传感器;使用软件设计了颗粒污染物信息处理系统与信息参数录入专家数据库;结合船舶舵机的典型故障特征,使用贝叶斯网络建立了船舶舵机液压系统故障诊断模型。通过实验验证、代码编译和模型建立,本文实现了:(1)采用颗粒计数法中的电感检测法与电容检测法,设计并优化了颗粒污染物检测传感器,搭建了颗粒污染物检测系统。经过仿真与实验论证,证明了该检测传感器在电感模式下检测能力有明显的提高,可以有效检测28μm的铁颗粒和85μm的铜颗粒;电容模式下、激励电压为2V,得到了油液中的水滴和气泡的最佳检测频率为0.9MHz,在电容模式下该传感器可以有效检测到95μm水滴和160μm气泡。(2)针对采集到的颗粒污染物信息使用MATLAB 2016a软件设计了颗粒污染物信息处理系统,通过设计人机交互界面,保证了颗粒参数信息的可视化,便于人员进行数据分析;针对采集的颗粒信息,利用DB2数据库和QT Creator软件设计了颗粒污染物参数信息专家数据库,便于信息和参数的记录和保存。(3)结合概率论基本原理和贝叶斯网络相关知识,对船舶舵机液压系统典型故障原因和故障现象进行划分,建立船舶舵机液压系统故障诊断模型,使用软件与代码对模型进行验证,实现了船舶舵机液压系统故障原因与故障现象的预测。

关键词： 煤矿充填开采   膏体充填支架   液压系统   工作特性   仿真分析  

摘要： 液压支架属于机电液一体化设备，支架液压系统通过控制液压缸伸缩实现支架动作，由于支架的机械、液压控制回路是相互关联的，因此，支架液压系统的动态特性影响着整个支架系统的运动特性。为了保证液压支架工作过程中的稳定性和可靠性，需要合理设计各个液压控制回路以及研究液压回路的动态特性。膏体充填液压支架作为综采工作面的重要支护设备，其支护性能与稳定性对安全高效开采有着重要影响。本文根据某煤矿充填开采:亡作面的煤层赋存条件和实际应用需求，以ZC4000/14/24膏体充填液压支架为研究对象，对充填支架液压系统进行设计研究。　　本文首先根据某煤矿11607工作面煤层赋存条件，结合膏体充填液压支架应用特点和基本应用工况，对液压支架工作阻力进行计算，根据所得工作阻力对立柱、推移千斤顶和上隔离板千斤顶进行选型计算，并根据膏体充填液压支架在开采支护过程中所需的功能，将充填控制阀组与回采控制阀组分开，提出膏体充填支架液压系统整体设计方案，为充填支架液压系统的仿真提供依据。其次，运用AMESim液压仿真软件对充填支架液压系统中的主要液压元件进行稳定性分析，通过液控单向阀、安全阀和电液换向阀的结构组成以及受力分析，分别建立其数学模型和液压仿真模型，进行压力、流量和响应特性仿真，为液压系统回路仿真奠定基础。再次，根据充填支架液压系统设计方案建立立柱回路、推移回路和上隔离板千斤顶回路仿真模型，分别研究在空载和负载情况下立柱回路的位移、压力、速度和流量特性，在推溜和拉架过程中推移千斤顶回路的动态特性，在承受不同负载时上隔离板千斤顶回路的稳定性，验证液压系统设计的正确性，并对充填支架整架仿真模型进行了仿真分析，将整架仿真结果与单一回路仿真结果进行对比分析。然后，建立基于ADAMS和AMESim的机液联合仿真模型，将联合仿真结果与单一平台仿真结果进行对比分析，验证联合仿真方法应用于液压系统仿真的可行性。最后，对膏体充填液压支架样机进行了压架试验，通过试验数据与仿真数据的对比，验证仿真数据的可靠性;对膏体充填液压支架现场应用效果进行分析，验证液压系统设计的合理性与稳定性。　　论文通过对ZC4000/14/24膏体充填支架液压系统的设计、液压系统关键元件的仿真分析、主要液压回路的仿真分析、机液联合仿真研究和现场试验，验证了设计的可靠性与稳定性，证明所设计的膏体充填支架液压系统能够满足充填开采工作面的支护要求。论文的研究对解决膏体充填支架液压系统稳定性差、采一充相互影响和隔离防漏性能差等技术问题具有一定的借鉴意义。

关键词： 水基纳米Ni0.5Zn0.5Fe2O4磁流体   液压传动介质   液压管道   压降   温差  

摘要： 水作为使用最早的液压传动介质,具有成本低、导热性好、无污染等优点,但由于其黏度低、润滑性差、易泄漏等缺点,在液压传动领域的应用中逐渐被边缘化。与水相比,水基纳米磁流体具有黏度较高、可磁场控、导热性更好、抗磨性好、密封性强、环保等优点,用其代替传统的液压传动介质对液压传动领域的发展有着重要的意义。现今众多学者对水基纳米磁流体流动特性的研究中主要以直管道为主,而在液压传动系统中除了直管道外,还存在大量的转弯管接头和三通管接头。在液压传动系统中传动介质流经不同形状的管道时均存在沿程压力损失或局部压力损失会造成压降和升温,降低了液压传动系统的工作效率。因此本文通过对不同纳米磁性颗粒质量分数的水基纳米NiZnFeO磁流体流经不同形状液压管道的流动特性进行分析,为水基纳米磁流体作为液压传动介质的液压传动提供基础理论指导和实验依据。具体内容如下:(1)对不同液压管路的压力损失进行了理论分析,并对比三种流动模型的优缺点进行了比较,最终采用欧拉-拉格朗日(DPM)模型作为理论模型。考虑到所选液压铜管流动雷诺数较高,且考虑到换热的问题,选择6)-湍流模型。(2)用两步法制备了水基纳米NiZnFeO磁流体。通过正交试验得出了磁流体最佳稳定性配比。对水基纳米NiZnFeO磁流体的稳定性、黏温特性和磁黏特性进行分析,并计算了无磁场下磁流体的物理性参数。分析结果表明:磁流体中纳米NiZnFeO的质量分数越大磁流体的黏度就越大;磁流体的黏度随着磁场的增强而增大,磁化强度随着磁性颗粒质量分数的增大而增大且具有良好的超顺磁性。(3)对纳米NiZnFeO质量分数不同的磁流体和32号液压油在不同形状液压管道中进行流动特性仿真与流动特性实验。实验与仿真结果基本吻合,因此实验具有可靠性。其结果表明:在液压管道中,同等入口压力的情况下,不同纳米NiZnFeO质量分数的磁流体液压传动介质的压差均小于32号液压油,且随着纳米NiZnFeO质量分数的增加,水基纳米NiZnFeO磁流体液压传动介质的压差逐渐增大。在同等入口压力和入口温度下,不同纳米NiZnFeO质量分数的磁流体液压传动介质的温差均大于32号液压油,且随着纳米NiZnFeO质量分数的增加,水基纳米NiZnFeO磁流体液压传动介质的温差逐渐增大。流经管道的纳米NiZnFeO纳米颗粒数量随着入口压力的增大以及纳米NiZnFeO质量分数的增加而增多。

关键词： 液压系统   残膜回收   AMESim   秸秆粉碎  

摘要： 目前我国的残膜回收机具适应性差,工作部件高度可调范围小;在进行残膜回收作业后得到的地膜堆或地膜卷松散,堆放在田间被风吹散后会造成二次污染,不方便后续的田间转运和处理。采用机械传动的方式,结构复杂,维护难度高,液压系统具有结构紧凑,质量轻,运行平稳,适用范围大的优点,应用在残膜回收机上可优化机具传动结构,灵活调整机具作业高度,将液压技术应用于残膜回收机具有现实意义。本文针对上述问题,通过查阅液压、残膜回收机和农业机械的相关文献,结合田间调研与试验,设计了一种用于地膜回收打捆与秸秆粉碎联合作业机配套使用的液压系统。主要研究内容如下:(1)根据各部件的工作原理,使用CAXA软件设计绘制出地膜打捆装置液压回路、卷膜板装置液压回路、耙齿收膜装置与秸秆粉碎装置液压回路,最终设计出完整的地膜回收打捆与秸秆粉碎联合作业机液压原理图,使用Solidworks软件对联合作业机中起关键作用的工作部件进行建模和装配。(2)本研究的液压系统属于农业机械领域,初选系统工作压力为13Mpa,液压缸选用武汉油缸厂的WY1-CA140CN350与AWY1-CA140CN350A通用型拉杆液压缸;液压阀选择北京华德液压工业集团生产的力乐士系列DBDS直动式溢流阀和WE型电磁换向阀和ZLS型单向阀;液压管型号为的MA型钢丝软管,由沈阳第四橡胶有限公司制造;液压泵的型号为GB300型外啮合齿轮泵;过滤器型号为TF-63X100L-C。(3)使用AMESim仿真平台搭建联合作业机液压系统与其负载的仿真模型,在参数模式下根据选型结果设置元件参数,对联合作业机液压系统进行仿真分析,通过仿真分析可知,油缸流量与压力仿真结果较理想,符合设计要求,油缸活塞杆的行程与速度仿真结果符合预期,说明本文设计的液压系统是合理的。(4)进行田间试验。试验内容包括:油缸性能测试、打捆试验和残膜捡拾试验。试验结果表明:油缸伸出速度与仿真结果差值为0.01 m/s、0.01 m/s、0.02 m/s、0.01 m/s,油缸回缩速度与仿真结果差值为0.13 m/s、0.16 m/s、0.10 m/s、0.10 m/s,活塞杆位移与仿真结果差值为3.3 mm、0 mm、3 mm、4.9 mm,故油缸伸缩速度和位移均与仿真结果有较小偏差,但不影响实际作业,因此液压系统设计是合理可靠的;搭载本液压系统的联合作业机在田间作业时,工作可靠性较强,成捆率可达95.7%,残膜拾净率可达83.53%,大于80%,残膜拾净率符合《DG∕T 149-2019残膜回收机》的要求,证明液压系统的参数设计符合作业要求,适用于农田残膜回收与秸秆粉碎领域。

关键词： 翻译转换   微观转换   宏观转换   液压系统  

摘要： 随着高科技以及全球化进程的加快,国家在技术与经济方面的交流越来越频繁,其中翻译充当了至关重要的角色。本翻译实践报告材料来自公司授权译者寻找的一本关于液压系统的著作,内容选取自第八章,包括液压系统的安装、维修以及故障诊断。本报告以卡特福德和奥·祖比与奥·哈斯纳维的翻译转换理论为指导,从微观与宏观两个层面分析归纳译本中出现的翻译转换现象。本报告基于卡特福德的翻译转换理论,从层次转换和范畴转换探讨了微观层面存在的翻译转换。在层次转换方面,由于中英文在时态和单复数的表达上存在差异,因此本报告分析了词汇和语法之间的转换。范畴转换包括结构转换、类别转换、单位转换以及内部体系转换,本报告对前三者进行了案例分析。在结构转换方面,由于英语中常用被动语态,而中文多主动语态,因此主被动转换必不可少。除此以外,由于中文重意合、英文重形合等语言表达差异,翻译时多出现主语突出与主题突出、后置定语与前置定语、肯定与否定的转换。在词类转换方面,相较于英语而言,汉语多动态表达,更习惯用动词,因此本报告主要分析归纳了英语名词、介词、形容词与汉语动词的转换。在单位转换方面,则主要体现在单词与短语、短语与分句以及短语与单词之间的转换,使表达更符合语境、更自然。奥·祖比与奥·哈斯纳维的翻译转换理论分为微观层面的分析和宏观层面的分析,本报告基于祖比与哈斯纳维宏观层面的分类,分析了译文存在的语篇转换、语用转换、修辞转换、风格转换及语义转换。首先,在语篇层面上,本报告探讨了中英衔接方式的转换,比如英文的物主代词译成中文时常常可以省略。在语用层面上本报告探讨了语境造成的转换现象。另外,由于每种语言都有自己的修辞手法,因此有时候也需要进行修辞转换。不同的语言习惯和作者风格导致表达风格也不同,所以本报告也存在风格转换现象。最后,本报告分析了由文化差异引起的语义层面的转换现象。本报告试将卡特福德和奥·祖比与奥·哈斯纳维的翻译转换理论结合起来建立一个更加全面系统的理论模型,用于指导液压系统相关科技文本的翻译。本报告探讨了翻译转换理论在液压系统文本中的应用,谨希望为相关文本的翻译实践提供参考。但受限于项目时限、译者理论知识储备欠缺、翻译能力等因素,译文必然存在不足之处亟待完善。希望通过努力在今后的翻译实践中不断改进这些不足。

关键词： 发动机优化   全可变气门机构   液压系统   丁醇掺混汽油   量子进化算法  

摘要： 随着全球能源危机和环境危机的越发迫切,开发生物质能源、提高发动机效率将是我国推进“碳达峰、碳中和”政策背景下的一个重要方向。正丁醇作为可再生代用燃料的代表之一,具备来源广、抗爆性强、污染排放低等优势,具有良好的应用前景。但正丁醇与汽油的理化性质和燃烧特性的差异使其最佳配气正时与点火提前角等参数有别于传统汽油机,新型配气机构对气门正时和升程的调节具有很高的灵活性,对降低泵气损失、改善缸内流动和燃烧过程有重要意义,为改善丁醇及掺混燃料发动机性能提供了更大潜力和更多可能性。基于以上背景,本文针对一种新型HVVA(液压全可变气门驱动:Hydraulic Variable Valve Actuation)机构在丁醇掺混汽油发动机上的应用展开研究,研究内容主要分为三部分,第一部分围绕建立的耦合HVVA系统与汽油机系统的联合数值仿真模型展开,进行了HVVA系统的试验验证和运行参数的分析与优化;第二部分研究了丁醇掺混汽油发动机数值计算模型,基于修正的层流火焰速度公式构建了自定义层流火焰速度模型;第三部分围绕基于HVVA系统的丁醇掺混汽油发动机性能分析与优化展开,在联合仿真模型中分析了掺混汽油机中各运行参数的影响,编写优化算法求解了汽油机在不同工况与需求下的最优参数解,本文的主要工作和成果如下:1)在论述HVVA系统基本结构与主要部件工作原理的基础上,搭建了液压旋转阀、气门执行器和其他液压零部件的完备数值计算模型,充分考虑了管路沿程和局部损失、管壁传热、液压油属性变化等重要因素的影响,通过气门的运动学方程实现HVVA系统数值模型与汽油机性能仿真模型的联合仿真。HVVA系统数值模型补充了有关旋转阀泄漏量、系统换热、液压油属性变化等影响因素的计算,有效提升了对驱动气门的液体压力的计算精度,与汽油机数值模型的瞬态联合计算可以精确求解二者间的彼此影响规律。2)通过台架试验验证了HVVA系统数值模型在液压油动态压力计算和气门实时运动规律预测方面的精确性,并基于循环差异性试验验证了可重复性。在此基础上,通过数值计算模型研究HVVA系统的三个运行参数对系统能耗、气门运动规律的影响,并通过仿真计算确保了系统的鲁棒性和控制性能。为优化发动机典型工况下的HVVA系统运行参数,以气门正常工作且落座速度不超过临界值为前提,以HVVA系统能耗低、气门TAV(时面值:Time Area Value)值大为优化目标,开发改进的SA(退火模拟:Simulated annealing)算法对HVVA系统的运行参数进行了优化。3)为提高掺混汽油机数值模型对燃烧过程的计算精度,在文献试验数据和基于反应机理的计算结果的基础上,对丁醇和汽油的层流火焰速度公式进行拟合修正,并基于修正公式搭建自定义层流火焰速度计算模型,为掺混燃料的掺混比自动寻优奠定基础。利用拟合汽油热值和辛烷值等属性的方法获得汽油表征燃料的组分构成,通过缩减和优化掺混燃料的详细化学反应机理得到其简化机理,为CFD多维仿真提供了规模较小的反应机理模型。在由汽油机台架试验和CFD多维仿真验证数值计算模型精度的基础上,通过整机数值计算模型研究了丁醇掺混比、点火提前角和混合气浓度对掺混汽油机动力、经济和排放性能的影响。4)通过Matlab编写了多宇宙并行量子进化算法代码,根据汽油机数值计算模型的求解特点进行了相应的改进,有效提高了该算法用于发动机参数优化时的计算效率。以汽油机不同转速下的最大扭矩为优化目标,基于量子进化算法对掺混汽油机的气门正时、丁醇掺混比、点火提前角等参数进行了优化,得到了以最佳动力性为目标的掺混汽油机最优解集。对比了HVVA负荷控制策略与节气门、VVT和VVL策略在部分负荷下的燃油经济性表现,然后基于量子进化算法对掺混汽油机的全部运行参数进行了比能耗优化,优化后掺混汽油机的BSEC明显低于原机,在中、低转速低负荷及高转速高负荷下的BSEC降低超过13%。本文通过搭建耦合HVVA系统与发动机系统的联合仿真模型为HVVA系统的应用提供了参考,通过对丁醇/汽油混合燃料层流火焰速度的拟合修正为提高发动机数值模型精度提供理论依据,最后,针对搭载HVVA系统的丁醇掺混汽油发动机系统变量参数多、变化范围大的特点提出了用量子进化算法进行优化的思路,有较强的工程参考价值。

关键词： 液压锚杆钻机   滑模控制   交叉耦合协同控制   联合仿真  

摘要： 煤矿智能化进程正在加速,钻锚机器人作为巷道掘进工艺中主要的支护装备,其锚固效果将直接影响巷道的支护质量。目前,锚杆钻机作为钻锚机器人的关键部件,其通过液压马达提供回转扭矩,通过液压缸提供推进力,由人工操作实现锚固作业,但在多种围岩性状下难以及时调整工作状态,易导致设备故障和断杆事故。为提高锚杆钻机的钻孔效率,避免危险事故的发生,本文采用交叉耦合控制策略研究液压锚杆钻机在多种围岩下钻进参数的控制特性,保证锚杆钻机回转与推进的协同作业,有利于锚杆钻机在多种围岩下的正常工作。具体研究内容如下:1)在分析液压锚杆钻机破岩机理的基础上,根据设计要求和施工工艺,分别对锚杆钻机各子系统的液压系统及其关键部件进行设计计算,从而确定阀控液压设备的元件参数。2)由于流经阀口的流量具有非线性,因此,利用AMESim软件分别建立液压锚杆钻机的回转系统和推进系统的非线性模型进行分析;同时利用Simulink建立这两系统的线性化模型。对比仿真结果,分析非线性因素对钻进参数地影响,同时分析锚杆钻机在多种围岩下地工作状态。3)针对具有非线性的回转系统和推进系统,分别设计PID控制、反演控制和滑模控制策略来研究各系统的控制性能。利用AMESim软件建立锚杆钻机的仿真硬件,通过Simulink搭建控制算法,并在锚杆钻机的负载端添加不同围岩所具有的负载阻力,分析各系统在变负载下的动态响应,仿真表明,锚杆钻机的各系统均具有可控性。4)由于锚杆钻机在工作时需要回转系统与推进系统的同步运行,才能保证锚固质量和效率,因此,本文提出基于交叉耦合同步方式的回转推进协同控制策略。通过现有的随钻检测系统预估围岩性状,并据此计算出最优转速和最优钻速,结合交叉耦合协同控制策略设计锚杆钻机的协同控制器,研究其协同控制性能。通过联合仿真平台进一步验证协同控制算法的有效性。图 56 表 8 参 98

关键词： 液压挖掘机   AMESim   建模仿真   液压系统  

摘要： 随着国内液压挖掘机技术的发展和农田宜机化改造的推进,液压挖掘机在农业领域的应用前景广阔,需求量大。能源危机和逐步严格的排放法规,促使对液压挖掘机的节能减排研究成为科研工作者的重要研究课题。计算机仿真技术可以为液压挖掘机的设计、开发提供完整和准确的分析,是目前挖掘机的节能研究、系统优化及设计的重要手段。本课题来源于湖南省十大技术攻关项目——“工程机械数字样机及孪生技术科技攻关”,本文以SWE335F液压挖掘机为研究对象,对挖掘机的液压系统进行了建模和仿真研究,主要内容和结论如下:(1)分析总结了液压挖掘机国内外发展和液压系统仿真技术的研究现状。分析了液压挖掘机的结构组成、工作原理和液压系统的能量损失。(2)分析了液压系统的系统特性和工作原理,为模型搭建提供了理论支持。讨论了液压泵的控制类型,分析了液压泵及其控制系统的特性。分析多路阀系统的工作原理和阀芯的受力以及流口的过流面积。(3)根据液压泵控制特性、多路阀工作原理和主阀结构参数,搭建了液压泵控制模型和多路阀系统模型。分析了工作装置运动规律,搭建了平面机构机械-液压组成的工作装置模型和装配模型,使仿真过程能够直观表达工作装置运动状况。最后,按照液压原理图,搭建了挖掘机液压系统仿真模型。(4)开展了液压挖掘机的单动作工况下的试验,分析了实测数据。利用AMESim模型对挖掘机工作装置的单动作进行了仿真,通过仿真结果和实测数据的对比证明了模型的正确性。(5)利用搭建的液压系统模型,对液压挖掘机的复合动作进行了仿真研究,得到了复合动作下个工作装置的受力、功率等动态分布图,分析了液压泵和各工作装置在不同阶段下的能量损失情况。本文利用AMESim软件,搭建了SWE335F挖掘机液压系统仿真模型,开展了挖掘机工作装置的作业性能试验,并对仿真模型进行了校核。本文研究为挖掘机性能仿真提供了方法和模型参考。

关键词： 举升臂   液压系统   同步控制   PID控制   鸟群算法  

摘要： 随着一些油气设施的产能下降,根据国际海洋法律的规定,需要对其进行拆解迁移。本文依托超大型海上油田设施一体化拆解装备项目,以一体化拆解举升臂系统及同步控制为主要研究对象,根据拆解作业过程中海上拆解装备的技术要求设计了一体化拆解举升臂液压同步控制系统,目的是为了提高一体化拆解举升臂的同步精度,保证海上油气设施的正常转运工作。 首先,在现有拆解方案的基础上提出了一种一体化拆解举升臂系统的拆解方案,包括拆解原理、液压回路、同步运动方式等;通过液压控制的方式实现了大吨位海上设施的拆解工作,提高了拆解效率;对拆解过程中所受海洋环境的风、浪、流进行分析,得到影响拆解装备工作的海洋环境因素;通过对液压系统中的液压缸、液压泵、电机及蓄能器进行参数计算,得到该系统的液压系统模型。 其次,根据阀控缸的流量压力特性、流量连续性特性、动力学方程对阀控液压缸进行建模分析;对液压缸进行受力分析,得到液压系统各部分如液压缸、比例阀放大传感器、位移传感器等的传递函数,建立起液压系统最终的数学模型,利用Bode图验证该液压系统的稳定性,确保该系统为稳定性系统。 对举升臂单臂系统和多臂系统进行仿真分析。使用AMESim和Simulink软件搭建液压系统仿真模型,对模型中每个元件设置合适的仿真参数。对单臂系统在均载和偏载情况下分别使用普通PID控制和模糊PID控制进行对比分析,在均载状态下采用模糊PID控制算法后单臂双缸之间位移差从15.95mm减小到6.96mm,减小了56.36%,在偏载情况下采用模糊PID控制算法下单臂双缸之间位移差从18.86mm减小到10.48mm,减少了44.43%;对于多臂系统采用模糊PID控制进行仿真分析,通过改进鸟群算法对模糊控制的隶属度函数和模糊控制规则进行优化,均载状态下多臂最大误差为27.91mm,相比于优化前最大误差31.66mm减小了11.84%,偏载状态下多臂最大误差为33.42mm,相比于优化前最大误差35.95mm减小了8.3%,验证了改进鸟群算法的有效性,为实际的举升臂控制系统提供了数据支持。