关键词： 清洗/除雪一体化车   液压系统   动力匹配   AMESim仿真  

摘要： 由于除雪车和清洗车的使用季节不同,导致这两种环卫车辆存在闲置现象,造成资源浪费,在清洗车上加装除雪装置的清洗/除雪一体化车能有效解决这一问题。其中,液压系统是实现清洗/除雪功能一体化的关键,动力匹配对清洗/除雪装置稳定运行有重要影响。因此,本文针对清洗/除雪一体化车液压系统设计与动力匹配进行了研究。首先,在高压清洗车的基础上,根据清洗/除雪一体化车清洗和除雪的功能需求提出了除雪装置液压系统的设计要求,绘制了工作装置液压系统的工作的原理方案设计图并建立其控制策略,通过理论计算确定了液压系统的相关参数并对主要液压元件进行了选型。其次,基于对发动机-液压泵-负载功率分配关系的研究对清洗/除雪一体化车进行发动机与液压系统间的动力匹配,计算了铲雪工况、扫雪工况和清洗工况中液压油缸和液压马达所需发动机输出的功率,并对匹配的液压系统进行校核。最后,在AMESim软件平台上搭建了液压系统,基于搭建的液压系统分别对铲雪工况和扫雪工况进行了仿真分析,获得了工作装置在举升和偏摆时液压油缸的行程和工作压力的变化曲线,以及滚刷旋转时液压马达转速、转矩和流量的变化曲线。研究结果表明,液压油缸和液压马达所需的功率均在发动机功率范围内,且最高车速和爬坡度的校核值均高于其设计值,验证了动力匹配的合理性;除雪铲和滚刷均能在较短时间内达到稳定运行的要求,且仿真结果与理论结果误差较小,证明了清洗/除雪一体化车液压系统的设计满足其性能要求和技术要求,具有较好的稳定性。

关键词： 抱压式锚杆静力压桩机   液压系统   加固纠偏  

摘要： 锚杆静力压桩机广泛应用于建筑物加固纠偏工程,传统的顶压式锚杆静力压桩机难以施工,效率低,机动性差,不易操作且压桩力小。通过液压压桩施工设备结构设计,液压系统开发及设备制造与试验,研制了一种小型大压桩力(1 500 kN)抱压式锚杆静力压桩机,该机具有整机体积小、重量轻、压桩平衡的优点,相关设计是对传统锚杆静力压桩机的技术创新和改进完善。

关键词： 火炮装填装置   液压系统   故障诊断   BP神经网络   蚁群算法  

摘要： 火炮装填装置是火炮武器系统的重要组成部分,在弹丸装填过程中起到了重要的作用,其性能好坏将直接影响装填系统的速度、功率、可靠性和安全性。作为火炮重要的子系统之一,其结构复杂,工作环境多样,工作条件恶劣,是火炮出现故障最多的子系统之一。随着现代武器设备智能化的不断提升,原始人工的故障判断已不能满足现代武器设备的实战要求。因此,对于研究大口径火炮的故障智能诊断具有重要意义。本文以一种大口径火炮项目为背景,运用联合仿真技术,结合蚁群算法对BP神经网络算法的优化进行了装填装置液压系统的故障智能诊断研究。本文的主要研究内容是:（1）详细阐述了火炮装填装置的系统组成、工作原理和工作流程,建立了系统各元件之间的逻辑关系,通过故障模式和影响分析（FMEA）对系统存在的常见故障以及故障的产生机理进行了分析,得出常见的故障模式和故障原因,作为后续研究的理论基础。（2）以ADAMS和AMESim平台为基础,分别建立了装填装置的动力学模型以及液压系统模型,通过对应的接口模块建立了机液一体化仿真模型,并对装填装置的仿真动态特性进行了分析。通过台架试验进行了联合仿真模型的校验,保证后续故障诊断数据的准确性。（3）利用故障注入技术,选取基于仿真的故障注入方法对液压系统进行了故障仿真研究。通过建立故障仿真模型,获取油缸的压力、协调臂的角速度和角位移等参数的波形特征,提取相应的特征值,并对特征值影响进行了分析,构建了相应的故障样本。（4）针对BP神经网络在装填装置液压系统故障诊断中表现出来的缺陷,提出了基于蚁群算法优化的BP神经网络算法,通过故障样本的归类和训练,对液压系统进行了故障分类,并利用部分样本作为检验数据验证了算法的准确性,完成了对装填装置液压系统的故障诊断。

关键词： 往复锯   液压系统   峰值压力   蓄能器   NLPQL  

摘要： 铁路接触网混凝土支柱是电气化铁路站场或区间的一种重要支撑设备,其安全性决定着列车是否能够正常行驶。但是由于接触网混凝土支柱长期暴露在恶劣环境中,从而导致混凝土支柱老化,降低其安全性,因此需要对老化或者废旧的铁路接触网混凝土支柱进行更换或者拆除。在接触网混凝土支柱更换或拆除过程中,为了便于将庞大且笨重的废旧支柱进行装车并运输到指定的粉碎地点,所以需要将整根支柱进行切割。目前,市场上还没有一种针对接触网混凝土支柱的切割装置,而混凝土的切割方式主要有盘式转锯和链式绳锯。通过比较两种切割方式的优缺点,然后针对接触网混凝土支柱的切割问题,提出一种新型的分段切割装置,该装置采用全液压驱动。本文主要内容如下:（1）通过对比现有混凝土切割方式的优缺点,提出一种针对铁路接触网混凝土支柱的往复锯液压系统分段切割装置并确定该液压系统的设计要求,使用法国达索公司的Solid Works软件建立往复锯分段切割装置的三维模型,分别对夹紧装置、切割装置、进给装置以及换刀装置的工作原理进行分析。（2）根据设计要求对往复锯液压系统各个回路的液压原理图进行设计,同时设计整体往复锯液压系统的原理图。通过计算分析往复锯液压系统切割的负载力与进给力,确定液压系统的工作压力,再根据计算结果对液压系统执行元件、动力元件、系统各个阀以及辅助元件进行选型计算。（3）使用LMS *** AMESim软件的标准库（HYD）建立往复锯液压系统的仿真模型,用液压设计库（HCD）建立分流集流阀模型,然后根据各个液压元件的计算结果设定AMESim仿真参数并进行仿真。仿真结果显示往复锯液压系统能够满足设计要求,从仿真的角度证明往复锯液压系统设计的合理性及可行性,同时对切割回路的压力特性进行分析,也对影响切割回路压力的因素进行分析。（4）分析切割回路峰值压力的抑制方法,提出使用气囊式蓄能器对该液压系统进行优化,使峰值压力平均从15.91MPa降到12.623MPa。通过仿真分析气囊式蓄能器参数对换向峰值压力的影响情况,为蓄能器关键参数的优化提供了基础。采用顺序二次规划算法（NLPQL）对蓄能器关键参数进行优化,优化后的蓄能器使换向峰值压力平均从12.623MPa下降到10.23MPa,峰值压力平均下降18.9%。（5）设计了往复锯液压系统试验切割装置和液压原理图,绘制CAD零件加工图纸,购买相关液压元件,完成往复锯液压系统试验装置的搭建,然后对试验切割装置进行调试运行,最后完成试验,通过试验结果验证往复锯液压系统的合理性和可行性。

标准号: ISO/TR 4808-2021

关键词： 连杆胀断机床   液压系统   物联网   网络监控  

摘要： 物联网技术(IoT)是信息科技产业的第三次革命,通过把信息传感装置与互联网连接起来,实现设备的“高效、节能、安全、环保”智能化识别和管理,是制造业实现产业升级的必然途径。胀断机床是连杆胀断工艺的关键设备,论文针对广东工业大学研制的汽车连杆胀断机床,设计了一套基于物联网技术的远程监控系统,用于实时采集胀断机床液压系统的压力与温度数据,并将其上传至网络监控平台,实现对液压监控系统的远程监控与分析,实时掌握机床运行情况,提前预警可能出现的故障,通过数据分析优化工艺参数,提高机床工作的维护性、可靠性和可开发性。本文的主要研究内容如下:(1)机床结构的改进优化。分析了上一代连杆胀断机床存在的机械结构缺陷,提出了改进方案,优化了性能,提高了可靠性。(2)新一代液压和控制系统开发。针对上一代机床液压系统发热严重、能耗高和参数无法监控等问题,设计了全新新一代智能检测连杆胀断机床液压传动系统和控制系统,通过强化散热功能,增加变频器,布置传感器,保证了加工过程的稳定性,液压泵电机能耗的降低、机床运行参数的实时采集。(3)网络监控平台设计。设计并搭建连杆胀断机床运行状态网络监控平台,实时采集机床电控系统中央控制器PLC压力传感器数据与温度传感器数据,并将其发至互联网云平台中,通过云平台界面实时监控机床液压传动系统各重要油路的压力数据与油箱温度数据,并通过一定的技术指标判断液压系统的运行状态,实现预警、故障分析、参数优化之目的。(4)网络监控系统本地客户端搭建。为了提高网络监控系统的监控效果,在本地服务器PC中搭建了连杆胀断机床监控系统后台数据库,设计web软件程序通过互联网将网络监控平台单片机采集的数据同步导入到本地服务器PC的数据库中进行永久保存,同时基于Qt平台设计了网络监控系统前端应用软件,增强了监控数据的可视性,提高设备的监控效果。

关键词： 水下控制模块   结构优化设计   集成式阀板   液流特性   液压仿真  

摘要： 水下控制模块（SCM）在整个水下生产系统中具有重要作用,负责监测和控制水下阀门执行器等设备的工作状态。目前,海洋油气的开采多采用电液复合式水下控制模块,但电液复合式水下控制模块的技术长期被美国、挪威等石油设备公司垄断,致使我国的海洋油气田开采成本太高、周期过长、后期维护困难。研制电液复合式水下控制模块实现SCM的国产化对于我国海洋油气的开采具有重要意义。本文根据渤海油气田的海底环境和采油树的控制需要,确定水下控制模块的总体方案,设计薄壳式的筒体防护、SCM筒体内外压平衡、密封、防腐方案。根据SCM的整体结构和安装方式,设计吊装、对接、锁紧机构。分析定位机构的精度以确定轴套和套筒的相对转角,运用响应面法优化下对接盘（SCMMB）,减小SCMMB的变形以提高对接精度;分析锁紧机构的受力,运用响应面法采用拉丁超立方（LHS）的试验设计方法分析锁紧块的参数敏感性,优化锁紧块以减小锁紧块的最大应力。设计水下电子模块（SEM）的壳体以保护电子元器件,分析SEM壳体的失效形式,运用（LHS）的试验设计方法分析壳体的参数敏感性,以减小SEM壳体的质量为目标运用响应面法优化壳体。根据水深和阀门执行器的压力、流量等参数,设计具有高、低压输出和降压关断功能的液压系统。设计将阀块和上对接盘集成到一起的集成式阀板,建立集成式阀板油路孔的数学模型,运用计算流体力学（CFD）分析其主要油路孔局部压降的影响因素,确定其设计和加工的准则以减少压力损失。分析管路和液压油参数对液压冲击的影响,运用普朗特混合长理论分析阀板对压力冲击的削弱作用,确定油管等液压元件不受液压冲击的影响。建立液压系统的仿真模型,运用AMEsim分析了液压管线参数对阀门开启、液压系统紧急泄压关闭的影响,通过仿真分析确认液压系统具备同时开启两个阀门的功能,确定了连续开启阀门的最佳时间间隔。通过实验验证了所设计的对接机构可以实现精准对接,锁紧机构的锁紧和解锁功能有效,SCM筒体的密封性能良好。对SEM的壳体进行了外部静水压测试,验证了壳体满足强度和刚度的要求。搭建了水下控制模块液压系统的测试平台,对液压系统的基本功能进行测试,验证了液压系统的功能满足要求;静水压测试验证了液压系统无泄露和元件损坏。对SCM进行水池实验验证了水下环境SCM可以控制阀门执行器。

关键词： 液压系统   组合阀芯   线性流量系数   双目标优化  

摘要： 液压阀流量特性是影响液压系统控制精度的重要因素,其中阀口流量系数又是流量特性的关键参数,工程上一般认为阀口流量系数为常量,实际上在小开口度和小压差情况下阀口流量系数变化具有非线性。有效的控制策略可以提高控制精度,但是液压系统具有不稳定、调节过程复杂且参数敏感等特点,而具有线性流量系数的液压阀能降低控制策略的复杂性提高控制精度。论文针对不同的阀芯结构,以线性流量系数和能量损失为目标,探究阀芯的流量系数线性特性,并进行了阀芯结构的优化。具体的研究内容如下:(1)传统阀芯流量系数线性特性研究基于Solidworks和Fluent仿真软件,建立传统座阀流道模型,分析了阀腔内流道参数的分布特征并结合座阀的几何结构,得到传统阀芯的阀口过流面积。分析了半锥角和锥部高度对阀口流量特性与能量损失的影响,得到半锥角和锥部高度的最佳参数,为锥阀流量系数线性特性研究和组合阀芯结构设计提供基础。对不同开口度下的传统座阀进行了流量系数的计算,并利用Origin软件分析了流量系数的残差平方和,得到传统阀芯阀口流量系数的线性特性。(2)组合阀芯设计及双目标优化基于线性流量系数对阀芯的母线方程进行分析,提出了一种母线为前段曲线后段直线的新型阀芯结构。通过数值模拟并分析了四种组合阀流量系数的残差平方和,得到较佳的组合阀芯结构。组合阀芯曲线的参数会影响阀口的流量系数和能量损失,利用距离相关系数确定相关性最大的结构参数,利用Design-Expert软件设计响应面试验,并利用双目标优化法进行了阀芯结构的优化,得到流量系数线性特性最佳的组合阀芯。(3)实验验证分析设计并加工出了试验阀体、阀芯螺纹套和八种结构阀芯,基于RCYCS-B液压综合测试实验台进行低压条件下实验,验证了不同结构阀芯的流量系数特性,为液压阀芯设计与液压系统控制研究提供了一定参考。

关键词： 垃圾压块机   液压系统   PLC控制   远程监控  

摘要： 地埋式液压垃圾压块机是一种垃圾预处理装置,用于压缩生活垃圾,方便后续垃圾的转运及处理。埋于地下的设计使其更加环保,避免垃圾集中存放对环境造成的二次污染。本课题对地埋式垃圾压块机的控制系统进行研究,重点对液压驱动系统与PLC控制系统进行了设计。在设计液压系统时,首先明确了地埋式垃圾压块机的结构以及工作原理,而后根据工作原理制定出液压系统的设计要求,而后对垃圾压块机各机构进行工况分析,计算得出各机构液压缸的最大外负载与最大运行速度,并根据所得数据计算出各机构所受压力,进一步确定各机构液压缸的尺寸大小,最后根据工况要求绘制出液压系统原理图。对垃圾压块机控制系统的软硬件进行设计,根据垃圾压块机的动作要求,制定合理的电气控制方案,并对PLC的型号及其它硬件设备进行选型,按照PLC的工作点数,合理分配I/O地址并绘制PLC端子接线图,初步建立起PLC硬件控制系统。在软件设计方面,先制定PLC控制顺序流程,而后编写了初始化程序、主控制程序及故障报警程序。利用Win CC Flexible软件设计人机交互界面,构建出了自动控制及故障监测的画面。最后设计了远程监控报警系统,分析PLC的几种通讯协议及其适用范围,对远程无线模块进行研究,借用此模块实现对垃圾压块机的远程监控。将PLC无线通讯模块进行通讯连接,并对报警信号的触发及发送方式进行了设计,当垃圾压块机出现故障时,可以及时向管理人员发送报警信息。

关键词： 风机传动链   自动装配平台   轴孔装配   PID   神经网络  

摘要： 风机传动链自动装配平台是一种安装在整机分厂总装车间用于风力发电组传动链的轴孔自动装配生产设备,工作目标是实现主轴端口部件与齿轮箱装配部件端口锁紧盘的高精度自适应对接。在现代制造工艺中,机械零件现主要由人工进行装配,存在效率低、成本高以及精度差等缺点,而风机传动链自动装配平台能够做到智能判断和装配并适应复杂程度较高的情况,不仅能够保证装配效率也能够确保作业的完成程度和稳定程度。对于风机传动链的装配现普遍为通过工人肉眼观察和经验操作的手段来逐渐判断并调整主轴端口部件与齿轮箱装配部件端口锁紧盘是否能够进行对中作业,这种操作模式需要多人协同工作,不仅操作效率低,而且可能在任务中存在主轴轴端擦伤锁紧盘而影响风机传动组使用寿命的情况。随着风电机组的功率增大,人工装配逐渐无法满足装配任务的要求,因此设计一种能够满足装配需要和简化装配环节的新型风机传动链自动装配平台显得尤为重要。本文首先对风机传动链自动装配平台进行了背景研究,通过对传统的风机传动链人工轴孔装配过程的分析和对国内外自动装配平台的系统、关键技术和控制方法的分析,为风机传动链自动装配平台设计了功能结构和液压系统。根据风机传动链自动装配平台的主要控制目标设计了电液位置伺服系统并根据设计参数为电液伺服系统进行了主要元件的选型与计算,随后对风机传动链自动装配平台的控制系统进行数学建模,然后开始通过仿真对其控制性能进行分析和可靠性分析。此外,针对风机传动链自动装配平台电液位置伺服系统进行了控制方法的优化,对其先后进行传统PID控制器优化、单神经元PID控制器优化和BP神经网络PID控制器优化并对三种控制策略进行了控制性能分析与对比。根据各自的仿真曲线分析,三种方式都可以有效地提高系统性能,PID控制器无法满足系统的动态性能;单神经元PID控制器的响应速度较快;BP神经网络的自学习调整能力更强。最后根据三种控制策略为风机传动链自动装配平台设计了计算机控制系统并编写出操作软件。风机传动链自动装配平台能够有效地提高风电机组的装配质量,为自动装配平台的液压系统设计和电液伺服系统控制性能的优化打下了坚实的理论基础。