关键词： 智能完井   瞬变流   AMESim   特征线法   MATLAB   液压系统  

摘要： 近年来，我国的陆地油气开采已经进入中后期阶段，未来开采开发的重点区域将更趋向于深海、滩海等环境，提高采收率和产量、提高油气资源开发的最大效益成为当前所面临的最大问题，针对这个问题，智能完井技术应运而生。智能完井技术可以同时对多个产层进行开采，并根据各个产层的流量、压力、温度等数据对产层作业进行智能调控，实现油田生产的智能化管理。国外已经实现了智能完井的商业化应用，但国内对智能完井技术的研究目前处于起步阶段，随着我国能源战略的实施以及对海洋油气开发的步伐加快，智能完井技术的自主研发已迫在眉睫。本文研究内容来源于“十三五”国家科技重大专项课题子专题“深水智能完井井下流量控制关键技术研究”中井下液压控制系统部分，井下液压控制系统包括井下液压控制管线系统和井下解码器液压系统。　　液压管线处于温度连续变化的环境中，温度的变化对液压控制管线内的流体流动特征会造成不可忽略的影响，解码器是流量控制阀开度控制的“大脑”，解码器液压系统的可行性直接影响流量控制系统的动态特性。本文基于瞬变流理论与流体力学基础展开对液压控制管线的分析，并基于机械设计理论和液压系统设计理论展开对解码器液压系统的设计与分析，主要进行以下研究:　　（1）以瞬变流理论和计算流体力学为基础，从动量方程、连续性方程为着手点，结合拟稳态摩阻模型推导出液体管线瞬变流分析的波动方程组，并利用特征线法进行求解。　　（2）结合实际情况，确定了井下液压控制管线的计算模型，对管径、壁厚等参数进行了优选。计算了温度、压强对液压油特性的影响，分析了黏度、管径和重力等因素对水击波的影响。　　（3）基于计算流体力学理论，结合波动方程组推导出适用于智能完井液压控制管线的能量方程，并利用MATLAB软件结合特征线法对其进行求解，结合AMESim和COMSOL软件对理论计算结果进行仿真验证。　　（4）对液控单向阀的的结构参数进行计算，利用Solidworks软件绘制三维模型，利用AMESim软件对液控单向阀建立仿真模型，分析液控单向阀的启闭特性。　　（5）基于流体力学和液压系统设计理论，使用CAD设计绘制解码器液压系统的原理图，利用AMESim软件搭建系统的原理仿真模型，验证系统设计的合理性与可行性，结合HCD库搭建了系统动态仿真模型，对各个分支系统进行仿真分析，验证系统的可靠性。

关键词： 连续时间贝叶斯网络   多维动态贝叶斯网络   重要度   相关失效   液压系统   可靠性分析  

摘要： 贝叶斯网络分析方法是处理数据获取困难和逻辑关系不确定性问题的重要手段,在可靠性分析、故障评估及状态监测领域应用广泛。离散时间贝叶斯网络分析方法在定量分析时存在计算误差,而且不能描述系统失效概率随时间变化趋势,连续时间贝叶斯网络分析方法提升了计算精度,还能描述系统失效概率随时间变化趋势,但仍局限于分析单因素影响,且无法描述元件间失效的相关性。为此,提出考虑相关失效的多维动态贝叶斯网络分析方法。首先,通过引入单位阶跃函数刻画根节点的失效时序、冲激函数刻画叶节点的失效时刻,来完成连续时间贝叶斯网络分析方法的建模与分析,并在此基础上通过描述多因素影响,提出多维动态贝叶斯网络分析方法。进而,为了定量刻画多因素影响时元件对系统失效概率的影响,提出多维动态贝叶斯网络重要度分析方法,并定义了计算公式,扩展和延伸了可靠性分析内容,通过方法对比,验证了可行性。进一步,考虑元件间失效的相关性对系统可靠性影响,将相关失效与多维动态贝叶斯网络结合,提出考虑相关失效的多维动态贝叶斯网络分析方法,并对液压顶升机构进行可靠性分析验证。最后,通过对双排料液压推钢机液压系统进行可靠性分析,根据失效机理分别构建动态故障树与多维动态贝叶斯网络模型,通过所提分析方法,求得了推钢机液压系统在多因素影响下系统失效概率与元件重要度分布曲线,以及在相关失效影响下推钢机系统的失效概率分布曲线,为液压系统维修与改进提供了量化信息,同时为系统识别薄弱环节以及优化设计提供了依据。

关键词： 锻造液压机   正弦泵   液压系统   控制系统  

摘要： 泵控锻造液压机具有传动系统结构简单、响应速度快、灵敏度高、运行过程平稳等优点,广泛应用于自由锻造生产领域。本文结合22MN泵控锻造液压机技术改造工作,对其系统及相关技术展开研究,深入分析其组成和工作原理,研究其液压系统动态特性,设计控制系统体系结构,并对相关软件进行了开发。论文对22MN泵控锻造液压机液压系统工作原理进行研究,对正弦泵(双向变量径向柱塞泵)工作原理、液压机液压系统回路的作用和压机整体动作过程以及控制方式进行了研究。利用AMESim软件建立了正弦泵双向变量机构液压伺服控制系统模型和锻造液压机液压伺服控制系统模型,并对其动态特性进行了仿真研究分析,仿真结果表明22MN泵控锻造液压机系统具有较高的响应速度以及动作平稳性。同时对22MN泵控锻造液压机机组控制系统进行了研究,基于PROFINET工业以太网技术,设计了相关控制系统,开发了机组控制软件,并进行了现场调试应用。22MN泵控锻造液压机机组运行结果表明:经过全面技术改造后保持了原有系统的各项技术参数,压机锻造精度控制在±1mm,常锻锻造频次达到30次/min,快锻锻造频次达到60次/min,压机下压速度和提升速度分别为105mm/s和150mm/s,主缸最大压力达到35MPa,并且系统的自动化程度、响应速度和控制性能均有较大提升,并且控制系统体系结构简单,机组的可靠性及可维护性得到了很大提升。

关键词： 液压锚杆钻机   冲击回转机构   液压冲击系统   液压负载敏感回转系统  

摘要： 随着我国煤矿朝着高产、高效的大型矿场发展,建立煤矿综合机械化、自动化、智能化开采系统必然大势所趋,而井下巷道掘进支护设备是辅助开采系统的重要组成之一。锚杆支护是掘进巷道施工的重要环节,它占施工时间70%以上,锚杆钻机作为锚杆支护技术的关键设备之一,在锚杆支护工程中占有着举足轻重的地位,其性能的优劣直接影响巷道锚固施工的效率。为提高锚杆支护的速度,设计并改进锚杆钻机的性能是提高掘进效率的关键所在。通过查阅文献了解到,气动式和液压式两大类型锚杆钻机是煤矿巷道锚杆支护工程使用的主流机型。而液压式锚杆钻机以其输出扭矩大、动力源不受距离影响、耗能低、钻孔效率高等特点,逐渐成为建立高产、高效矿场的新方向。本文根据冲击力学和波动力学分析了不同形状应力波峰值的影响和凿入效率;以“三段分析法”的冲击机构设计理论对锚杆钻机冲击机构进行设计,计算液压参数和活塞尺寸,并用Matlab遗传算法对回转齿轮体积进行最小优化;根据尺寸参数使用Solidworks进行锚杆钻机冲击回转机构三维建模;使用ANSYS对冲击机构活塞进行模态、运动分析以及活塞撞击的瞬态分析,验证设计计算的合理性以及分析撞击后产生的应力应变最大值分布;使用AMESim液压元件库对锚杆钻机冲击系统进行建模,仿真冲击机构的合理性;对回转机构系统双马达串联和并联方式进行进行仿真,选择合适的马达连接方式;针对回转系统在转速调节存在的流量浪费的缺陷,设计负载敏感回转系统,在负载敏感系统反馈调节下使泵的输出流量始终与负载相匹配。论文通过对冲击系统模型的研究,设计锚杆钻机冲击机构,使用有限元软件对活塞进行模态和瞬态分析,得到撞击时的最大应力值满足材料强度以及最大应力、应变分布;使用AMESim软件建立冲击系统进行分析,并对回转系统存在的缺陷进行优化,以提高液压式锚杆钻机的能量利用率,为冲击回转式液压锚杆钻机的设计提供参考。

关键词： 注塑机   能耗分析   能耗预测   多目标优化   算法改进  

摘要： 注塑机作为注塑行业的核心生产设备,在国内塑料制品生产企业中被大量使用,据统计,注塑机实际能耗高出理论能耗1倍以上,其生产效率也远低于国际先进水平,因此,降低注塑机能耗,提高注塑机的生产效率,是“十四五”规划对我国企业能源消耗提出的新要求,也是企业目前亟待解决的问题。在生产过程中,注塑机消耗的能量主要集中在以下三个模块,即液压系统能耗、循环冷却水的能耗、加热器的能耗;其中液压系统能耗占比最大,占总能耗的75%～80%,因此基于对注塑机液压系统的能耗分析,构建注塑机能耗预测及优化模型意义巨大。首先使用功率键合图构建注塑机液压系统的能耗分析模型,研究注塑机液压系统的能耗特点,筛选出液压系统能耗的主要影响因素;然后使用改进的果蝇算法优化SVM建立液压系统能耗预测模型,最后通过改进的多目标粒子群优化算法,优化了主影响因素工艺参数,以达到降低能耗提高生产效率的目的,本文以通用型螺杆式液压注塑机为研究对象,进行能耗的分析、预测、优化研究,具体的工作安排如下:1.当前的能流分析多是静态分析方法,未考虑能耗功率流向、转换效率、功率损失、液压冲击等动态特性,本文采用功率键合图的方法,动态构建注塑机液压系统分析模型,分模块、分阶段分析注塑机液压系统能耗特性,通过进一步分析得出影响能耗的主要因素。2.注塑机实际生产过程工艺流程复杂多变,影响能耗和生产效率的原因包罗万象,不仅受工艺参数、结构参数等定性参量的影响,还受设备运行状态、生产环境等不确定因素的影响,因此,采用传统的基于机理的预测方法往往与实际生产能耗相差较大,本文以企业实际的生产数据为基础,构建短期能耗预测模型,采用改进果蝇算法优化SVM的方法,通过改进果蝇算法的自适应步长和设置混沌搅动机制,不仅有效的提高了预测模型的预测精度,也很好的解决了短期预测数据随机性大偶发性高的问题,对指导企业实际生产过程的排班和成本预算等问题意义重大。3.基于功率键合图的能耗分析模型,对主要影响能耗的工艺参数进行优化,运用改进的多目标粒子群优化算法,以注塑机能耗和生产效率为优化目标,优化注射压力、溶胶温度、保压时长等工艺参数,通过改进的粒子群算法在保证质量的前提下,得出消耗能量最低,生产效率最高时的最优工艺参数组合。4.结合企业实际的生产需求,在企业原有的能源管理系统基础上,采用Python语言构建了注塑机分析、预测、优化模块,通过外部服务调用的方式,实现系统模块的可视化调用,方便企业生产管理。

关键词： 多态系统   可靠性   共因失效   通用生成函数   贝叶斯网络   D-S证据理论   云模型  

摘要： 大型机电设备系统内部结构和单元间的关系越来越复杂,研究复杂系统可靠性就显得尤其重要。系统或单元一旦发生故障将可能造成严重的社会影响。当前复杂系统可靠性模型的建立考虑因素不够全面,应考虑复杂系统在实际工程中的多状态性、各单元状态概率和状态性能水平信息不确定性、单元间的共因失效性、工作过程中的动态时序性、不同单元参数的随机变量分布类型差异性问题进行可靠性模型的建立和分析,这样更加符合工程实际情况。本文针对复杂系统中的多状态性、各单元状态概率和状态性能水平样本信息不确定性、共因失效性、动态时序性、参数随机变量分布差异性等特点,从多因素入手建立复杂多态系统可靠性模型,系统分析复杂多态系统的可靠性问题,完善复杂多态系统可靠性理论体系,为实际工程可靠性提供理论支持。本文在通用生成函数和贝叶斯网络的基础上,引入Dempster-Shafer(D-S)证据理论、云模型理论、共因失效理论、Phase-type(PH)分布理论。从数学结构和网络结构两方面建立复杂多态系统可靠性模型并进行分析。针对复杂多态系统在考虑不同情况下的可靠性问题提出相应的可靠性分析方法。证据理论和云模型理论解决复杂多态系统中的各单元状态概率信息和状态性能水平的不确定性问题。由于PH具有较强的通用性,用来解决复杂多态系统中不同单元状态停留时间分布的差异性问题。在解决复杂多态系统动态时序性的问题上,采用了证据离散时间贝叶斯网络的方法,根据系统在不同的工作时间状态,分别求解各时间状态的可靠性指标。在复杂多态系统中的共因失效问题上,考虑了单共因失效组,以及多共因失效组间互斥和重叠的情况,采用权值影响向量法、α因子模型法、β因子模型法及改进β因子模型法进行分析。通过上述方法的综合运用使得复杂多态系统可靠性理论体系更加完善并更加符合工程实际情况。吊管机液压系统属于大型机电设备系统,符合复杂多态系统中的特点。本文对吊管机各液压系统根据本文提出的方法进行可靠性分析并对方法的可行性进行验证。通过将独立失效和共因失效的吊管机各液压系统可靠性指标进行对比,分析共因失效对吊管机各液压系统可靠性的影响。根据吊管机工作中的实际情况,对各液压系统中的重要单元制定相应的维护保养措施,从而提高系统的可靠性,本文提出的理论和方法能够为实际工程提供理论和技术支持。该论文有图47幅,表39个,参考文献245篇。

关键词： 飞机  

ISBN: (纸本)9787512435209

摘要： 本书以飞机液压系统为对象，首先介绍了飞机液压系统的流体传动、液压油等相关知识，然后对飞机液压传动系统中常用的液压元件进行了详细的阐述，包括液压泵、液压缸、液压控制阀及液压辅助元件等，并介绍了空客A320和波音B747飞机的液压系统，论述了液压系统在现代飞机上的应用，包括飞机起落架收放系统、襟翼收放系统、起落架机轮刹车系统等。最后介绍了液压伺服系统的有关知识。

关键词： 液压翻转闸门   多连杆启升机构   液压系统   同步控制  

摘要： 液压翻转闸门是一种用于中小型水利工程中的新型闸门，主要包括门叶、启升机构和液压系统。针对目前液压翻转闸门的优劣并适当吸收类似结构优点的基础上，本课题设计一套新型液压翻转闸门。　　本文首先介绍了液压翻转闸门的组成和工作原理，设计了门叶结构，使用响应面方法对门叶推力铰参数进行了优化设计，通过静力学仿真可知，门叶强度和变形满足要求;设计了一种液压缸铰接在连杆上的多连杆启升机构;以液压缸的行程作为目标函数，建立了启升机构的优化数学模型。利用MATLAB中遗传算法和fmincon函数进行优化求解。　　根据门叶和多连杆机构的优化参数，建立液压翻转闸门的三维模型，对其进行运动学和动力学分析，验证了启升机构满足液压翻转闸门的启闭和支撑要求。设计了基于调速阀、双向平衡阀和双向节流阀的同步液压系统，研究了液压系统在负载变化和液压缸泄漏的情况下的动态特性，仿真结果表明液压系统可以在无泄漏的情况下实现同步动作，但当系统存在泄漏时，同步误差较大，需采用液压控制系统。　　最后基于主从同步控制结构，建立了液压翻转闸门的液压控制系统。计算了基准回路和同步回路的传递函数，在MATLAB中实现了增量式PID算法和单神经元PID算法，建立了MATLAB-AMESim联合仿真模型，对其施加常值信号，研究液压缸在不同控制算法下的响应，仿真结果表明两液压缸位置精度较高，运动过程中的同步误差最大为2.5mm和1mm，同步精度达到要求。

关键词： 主动悬架   液压系统   T-S模糊模型   稳定性分析   单片机  

摘要： 汽车的悬架系统是汽车的重要组成部分,传统的被动悬架逐渐无法满足汽车性能的要求,相比之下汽车的主动悬架在性能方面就有很大的优势。一款效果良好的悬架系统可以改善汽车的舒适性,对安全性也起到了非常重要的作用。随着人们对汽车的要求越来越高,同时对悬架性能也相应变得更高,因此对主动悬架的控制方法和控制结构的研究具有重要的理论价值和社会效益。在调查和研究了国内外车辆液压主动悬架发展现状的基础上,针对四分之一车液压主动悬架系统,首先建立该悬架系统的T-S模糊模型,分别设计出悬架系统的连续模糊控制器和数字模糊控制器,并以线性矩阵不等式的形式给出连续模糊控制器和数字模糊控制器增益的求解方法。然后基于李雅普诺夫稳定性理论,对提出的控制器所构成的主动悬架闭环系统的稳定性和约束要求进行了理论分析。最后,通过仿真验证了所设计控制器的有效性和适用性。针对四分之一车液压主动悬架系统数字控制系统,采用STM32系列单片机作为控制核心并设计相关硬件电路和软件程序。硬件电路可以采集系统的车身速度、非簧载速度、悬架行程、轮胎位移及伺服阀的位移等,使用数据存储电路将其存储起来并能够进行显示。通过CAN总线数据传送到汽车的操作控制系统。系统的软件部分主要设计了单片机主程序、时钟驱动子程序、CAN总线子程序、显示子程序。通过这些程序实现对系统的控制。

关键词： 采收   油茶果   倒伞型   梳刷式采摘   有限元仿真   液压系统  

摘要： 国外的采收机械目前占据了较大的市场,这些机械有价格昂贵、对种植条件要求较高、适用树体单一等特点,并不适合我国林果的种植条件。而国内目前从事林果机械化采收的人员较少,对采收装置的研究也尚未成熟。针对这一现状,以提高采收机具工作效率、适用性为目标,本文开展了可配套使用的变间距梳刷式油茶果采摘机和履带式倒伞型油茶果收集机设计与试验研究。论文研究的主要内容如下:（1）根据轻简高效油茶果采收机具的设计要求,确定了采用倒伞型收集与手持式梳刷采摘结合的方式进行采收。实地测量得到油茶树的平均株距、株高、冠幅,为采收机具设计提供参考。选择履带式移动平台并确定倒伞角度,确定了梳刷式采摘方式。（2）以EDH500C自走式卸货车的履带底盘作为收集机的移动平台,设计了由前转动杆和中间转动杆组成的伞骨,计算了油茶果掉落时产生的撞击力。通过有限元仿真,得出杆件在受到落果撞击时的应力、应变、位移图,对齿轮齿条组成的传动系统进行动力学仿真,验证了设计的合理性。（3）设计了能遥控收集机行走、转向,收集面展开、抬升的控制系统;完成了液压元件选型,运用AMESim软件仿真液压系统,仿真结果显示抬升液压缸的工作压力为3.2MPa,流量为11.8L/min,展开液压缸能够在2s内运动到位。（4）根据采摘机的设计要求,进行变间距梳刷式采摘机结构设计,并构建了手持杆和整机有限元模型,仿真结果表明模型的固有频率较外界激励频率大,工作时不存在共振的现象。进行手持杆和采摘机整体的模态试验,结果显示试验模态与仿真模态之间的误差平均值在6%左右,误差较小。说明构建的手持机模型能够真实地反映整机的固有振动特性,这表明本文所建立的有限元模型是有效的。（5）进行油茶果采收机具的加工及试验。试验结果表明,收集机在复杂地形下行驶情况良好,能够通过遥控控制其行走、转向等动作,收集面的展开平均用时为2s左右,能够完整包裹树体,并形成倒伞型收集面;采摘机能够在6分钟以内完成一棵油茶树的采收,平均采收率为93.3%,对花苞、花蕊的损伤率分别为9.2%和13.3%,采摘效率为人工的两倍。