关键词： 虚拟现实   Unity3D   节流调速回路   教学系统  

摘要： 虚拟现实技术作为近几年的热门研究方向,同时也是国家重点发展的技术之一,其在教育领域的应用也越加广泛。目前液压传动课程教学中存在教学过程抽象,实验教学设备不足等问题。针对上述情况,本文提出一种基于Unity3D的液压传动节流调速回路教学系统的方案来解决液压传动课程中节流调速回路部分的教学中的问题。本文主要工作是Unity3D的节流调速回路教学系统的设计。系统中分为液压元件教学模块与回路教学模块,分别针对节流调速回路中的含有的元件进行教学以及针对节流调速回路进行教学。首先,对于一款教学系统的搭建过程中的模型建立与优化、人机交互功能实现以及系统发布的流程进行了详细的说明;其次,本文在液压元件教学模块的的研究中,实现了一系列功能,包括:Unity场景的搭建与优化,液压元件的分离与复原功能、元件的透视功能以及元件的旋转功能;第三,本文在回路教学模块的的研究中,实现了回路理论教学环节的插入图片、音频功能,实现了回路实验教学环节中的拖拽、碰撞检测和拖拽高亮提示的功能,完成了判断回路搭建完成的逻辑设计并成功实现,利用代码使油液成功生成并在回路中进行运动,实现了控制回路运动的“暂停”、“继续”、“复位”按钮功能,完成了通过调节滑动条变量来调节回路运动速度的功能;最后,进行了节流调速回路教学系统的场景调试,处理了调试时出现的问题,并将教学系统的PC端进行成功的发布。本系统将传统的节流调速回路教学从课堂转换到虚拟平台,既可以作为老师授课时辅助教学的工具,又可以让学生课下自主使用学习,从而提高学生的学习兴趣。

关键词： 虚实融合   模拟训练   实装训练   液压传动  

摘要： 为有效突破士官液压传动课程教学手段的局限性,设计了雷达装备液压维修模拟训练系统,通过模拟训练与实装训练教学特征的对比分析,提出了优势互补的虚实融合训练策略,从而提升了课程教学的质量与效益。研究成果希望能够为士官课程的融合施训提供有益的参考与借鉴。

关键词： 随车起重机   变幅液压系统   故障仿真   功率键合图   故障诊断  

摘要： 科学技术的不断发展促进包括工程机械在内的重大装备趋于智能化,为保证其可靠性,设备的健康检测成为研究热点。液压系统作为工程机械的主要组成部分,保证其在运行过程中的可靠性显得尤为重要。目前,对于液压健康检测的研究,主要有基于知识、数据驱动、基于物理模型的三种常用方法,基于知识的健康检测方法适合定性推理,要求有较高的经验及知识储备,基于数据驱动的健康检测方法要求有大量的故障或全寿命周期数据。鉴于两种方法的局限性,基于模型的液压系统的健康检测方法有明显优势,利用获得的系统精确的数学模型,进行系统的健康检测。本文以随车起重机变幅液压系统为研究对象,首先分析变幅液压系统的故障特征,提出典型故障的模拟与注入方案,通过仿真验证所提方案的可行性;其次分析功率键合图和解析冗余关系理论,提出键合图与解析冗余关系相结合的基于模型的故障诊断方法,为验证方法的可行性,进一步搭建基于Simulink的故障诊断仿真模型,验证所提故障诊断方法的合理性。论文的主要研究如下:（1）分析随车起重机结构组成和液压系统工作原理,对变幅液压系统典型故障的机理进行研究,制定各故障的模拟与注入方案,利用AMESim软件建立故障仿真模型,从而验证所提出的故障模拟方案的可行性;（2）采用功率键合图建模方法,根据液压原理和各故障模拟方案,建立变幅液压系统有无故障的键合图模型,并建立各结点本构关系方程;（3）基于解析冗余理论的基本原理,提出与键合图相结合的基于模型的故障诊断方法,主要包括:残差生成、残差估计及故障诊断三个环节;（4）将基于模型的故障诊断方法应用到变幅液压系统换向阀卡死的故障诊断中。在Simulink中搭建故障诊断仿真模型,通过控制部分注入故障信息,故障诊断结果与注入信息的一致性,来验证故障诊断方法的合理性;（5）在随车起重机实验台上设计换向阀卡死故障实验,通过实验曲线与仿真曲线对比,验证故障诊断仿真模型的合理性,进一步验证故障诊断结果的可信度。

关键词： 桩基础   履带式反循环钻机   液压系统   动力头功率   泥浆泵功率  

摘要： 静液压反循环钻机主要由行走履带底盘,上车装置,桅杆架,动力头,砂石泵系统,钻杆、钻斗,液压系统,电器系统组成。对静液压反循环钻机的动力头功率、主液压缸功率、砂石泵功率、卷扬功率及其他常耗功率进行计算,对反循环钻机功率匹配进行探讨。在功率计算匹配中,动力头功率和砂石泵功率的匹配是应重点考虑的部分。根据各工况功率的耦合情况计算总功率,确定发动机功率。

关键词： 多任务学习   注意力机制   代价敏感矩阵   液压系统  

摘要： 液压系统作为工程机械中重要的组成部分,其工作性能的好坏直接影响设备的工作状况和性能,因此对液压系统的各个关键部件进行故障预测具有着重要的意义。近年来,深度学习算法凭借其强大的特征提取能力和自适应力,而被广泛应用于故障预测领域。然而,深度学习在液压系统故障预测中都只是针对单一部件,这割裂了不同部件之间的相关性,从而使得难以完整地描述部件的故障的类型、程度等种类繁多的设备状态,也难以实现对监测部件中相近的故障状态以及复合故障的准确监测。并且考虑到现实中采集到的数据集会存在数据间平衡与不平衡这两种情况,这需要研究不同的算法进行监测。因此,本文以多任务网络为基础,针对数据平衡与不平衡情况,提出不同多任务网络算法对液压系统的阀门、蓄能器等多个部件的故障状态同时进行监测,其研究内容和创新如下:(1)考虑到在进行多任务网络学习时,多传感器采集的信号数据存在大量的冗余的信息,这往往容易造成网络信息过载,导致网络效果不好。此外,各个任务的难易程度不同,这也导致了它们学习的速度不一样,往往会出现简单任务已经过拟合,而困难任务才刚开始有效果。为了解决这些问题,本文提出了注意力-多任务自适应网络模型(CS-ADMLT+)用于数据平衡情况下的故障预测。该方法利用注意力机制对输入的传感器信息赋予不同权重,使得网络关注更为有用的传感器信息,从而达到缓解网络信息过载的效果。对于每个任务学习平衡问题,引入熵权法,并对计算方式进行改进,从而提出了一种新的自适应任务权重分配方法,以任务的损失值的离散程度来调节各个任务权重大小。测试案例表明,多任务网络要比单任务方法效果好很多,平均精度提高了1.7%,其中蓄能器的监测精度提高7%以上,而加入了注意力机制与改进的熵权法也使得蓄能器精度再次提高了2%。(2)针对实际工业环境中,液压系统数据中存在的各状态的样本数量不平衡情况,本文提出了一种自适应代价敏感矩阵的多任务学习算法(CS-MLT)。通过把自适应代价敏感矩阵加入到损失函数来构成新的损失函数,来处理这种不平衡。而自适应代价敏感矩阵是由样本代价矩阵和误分类代价矩阵构成,样本代价矩阵用来对各状态的样本数量进行平衡,误分类代价矩阵用来对不同状态间发生误分时给予不同的惩罚系数。其中,误分类代价矩阵会随着迭代次数而变化,从而实现了代价敏感方法的自适应调整。测试案例表明,随着数据集不平衡度的加大,CS-MLT依旧可以在取得较好的总体精度的前提下保证较高的召回率(对少数类的识别率)。(3)结合ATT-ADMLT+与CS-MLT算法进行液压系统故障预测软件设计,其中主要设计了监测模块和测试模块这两大模块,并且根据实际需求设计了这两个模块的各个功能按钮。

关键词： 采棉机   打包式集棉箱   液压系统   AMESIM  

摘要： 在国内棉花机械化采收需求逐年增大的大形势下,为了提高我国自主研发采棉机的核心竞争力,必须改进采棉机各个子系统的结构性能,尤其是液压系统的综合性能。在上一代采棉机样机的液压系统基础上,分析GM2-V32型采棉机液压系统的问题:特别是不稳定、泄露严重、能量损失严重、控制系统自动化程度不高等原因。在研究国内外液压系统先进技术的成果基础上,首先对采棉机采棉工况下各执行机构进行深入分析,随后对采棉机采棉头、棉箱和风机等液压传动部分重要元件进行精细化选型、完善采棉机液压原理图,最后分别增加了液压节能系统以及对传统集棉箱升级为打包式采棉机两个重要优化内容,在AMESIM软件中仿真证明所设计的液压传动系统符合采棉机的实际采棉工况下的技术要求。在牵引式GM2-V32型采棉机(以下简称新型采棉机)在实际采棉过程中,为了防止垂直摘锭采摘头中滚筒、脱棉刷以及其他工作部件出现卡死不转等故障,设计了能量回收式采棉头间距控制液压系统,防止采摘头摘锭刮擦棉株、破坏棉田。实现在采棉箱翻转下降时的重力势能回收,将回收能量用来控制两组对用的采棉头距离。通过AMESIM对采棉头防卡液压系统进行了仿真,仿真结果显示:在棉箱翻转卸棉的过程中,蓄能器收集的能量可供三组采棉头防卡液压缸往复工作2次,且系统压力和流量均满足实际采棉过程中的防卡设计要求,此系统降低了采棉机液压传动系统的复杂程度,同时降低了系统成本。针对传统网箱式集棉箱收纳棉花率较低等问题,确定了液压缸导向预紧式打包集棉箱的整体结构,设计了一种通过负压风机系统进行棉花输送的打包式棉箱液压传动系统,提升打包式集棉箱收获效果、集棉箱体积减小、压实效果更好、运输与装载更便捷。完成了风机液压马达、液压泵和液压缸等主要执行元件参数的确定与选型。通过AMESIM对打包式集棉箱液压系统适用可靠性进行了仿真,仿真结果显示液压系统稳定且压力和流量均满足要求。该设计促使采棉机向小型打包棉箱方向发展,为农业机械打包式收集作物提供了新的发展方向。基于西门子S7-1200设计了新型采棉机的液压控制部分,完成了CPU与HMI触摸屏的的选型与相关程序的编辑与仿真。最后使用Portal V15软件中的PLCSIM进行仿真模拟,结果显示CPU内梯形图与HMI屏符合设计要求,达到了采棉机控制的预期目标,为以后采棉机智能化采棉控制部分做铺垫。

关键词： 林业机械   液压系统   维护   保养  

摘要： 本文就林业工作中的机械液压系统维护与保养进行了深入研讨,提供了林业机械液压系统故障维护的要点,提出了做好林业机械液压系统保养工作的策略,希望对做好林业机械液压系统的维护与保养工作起到抛砖引玉的作用.

关键词： 液压系统   油液含气量   自动检测装置   在线检测   测量精度  

摘要： 液压油是液压系统的“血液”,其理化性能对整个系统的性能有重要影响。液压系统在工作时,液压油中常溶混有气体,会对液压系统和元件造成危害,如降低系统稳定性、产生气蚀现象、引发振动和噪声、造成系统高温等。而气体常以微小气泡和溶解态的形式存在于油液中,难以检测和量化,因此,研制一种油液含气量在线自动检测装置,将油液含气量作为液压油品质的一项重要指标去监测和控制,对提升系统工作性能和可靠性具有重要意义。本论文针对液压系统中油液含气量的检测进行了研究,研制了一种油液含气量在线自动检测装置,通过误差分析和对比试验,验证了其具有较高的检测精度,并将其应用于工程机械液压系统中,探究了系统不同回油方式对油液含气量的影响。主要的研究内容如下:（1）研制了一种油液含气量在线自动检测装置。该装置基于真空压差法,利用活塞抽真空的方式进行油液的取样和油气分离,采用步进电机带动齿轮齿条的方式控制活塞的位移,通过传感器测量油样油气分离前后的压力、温度以及活塞位移的变化,进而计算出油液的含气量。根据油液含气量的检测原理,编写了对应的控制程序,使检测装置能按照设定完成对油液含气量的在线自动检测。（2）对油液含气量在线自动检测装置的测量精度进行了理论分析和试验验证。首先分析了装置的主要误差来源对油液含气量计算结果的影响,然后采用误差传播理论推导计算了油液含气量检测装置的最大绝对误差,最后通过重复性检测试验和与取样静置法的对比试验,验证了所设计的油液含气量在线自动检测装置具有较高的检测精度和稳定性,满足项目和后续试验的要求。（3）搭建了工程机械液压油箱的可视化试验台,应用所设计的油液含气量在线自动检测装置,探究了系统不同回油方式对油箱中油液含气量的影响。结果表明,油液含气量在线自动检测装置能够有效区分不同回油方式对油液含气量造成的影响,且与通过可视化油箱和可视化吸油管路观测到的结果基本一致。采用自下而上的回油方式可使油液含气量较自上而下回油降低10%以上,而安装消泡回油过滤器后可使油液含气量降低48%以上,说明了该装置可用于判别液压油箱不同除气方法的除气效果。

关键词： 波浪能   液压式波能装置   水动力学仿真   液压系统仿真   小浪发电  

摘要： 波浪能作为一种绿色的可再生能源,对于改善当前环境破坏和资源短缺问题具有重要现实意义。同时相比于其他清洁能源,波浪能因具有蕴藏量大、分布面广、能量密度高的特点,在海洋仪器仪表和岛屿供电等领域有着广泛的应用前景。浮体绳轮波能装置是一种典型的振荡浮子式波能装置,具有结构简单、生存能力强、制造维护成本低的优势,但前期研究发现基于弹簧收绳的直驱式浮体绳轮波能装置,存在绳缆磨损和收绳能力弱的问题,为此,本文提出了一种基于液压收绳和波能采集的新型浮体绳轮波能装置,并利用OrcaFlex和AMESim数字仿真技术对方案进行了研究和优化。主要工作内容如下:（1）本文提出了新型浮体绳轮波能装置液压系统方案,通过利用液压收绳替代弹簧收绳、套管导杆机构替代导绳器,解决了前期浮体绳轮波能装置绳缆磨损、收绳能力弱的问题,此外,借助动滑轮技术减小了潮差的影响,利用液压系统的蓄能稳压提高了电能输出质量。（2）利用OrcaFlex和AMESim的联合仿真技术,通过二次开发实现对新型浮体绳轮波能装置二级转换能量计算,以规则波况下的装置液压马达平均输出功率最高为优化目标,通过迭代仿真实现对液压系统方案的优化。（3）提出一套小浪况下发电的增压系统方案,利用AMESim通过二次开发,实现对小浪况下发电增压系统方案的仿真,以小浪况下最大平均输出功率为目标,对增压系统进行优化,同时为了减少小浪况下液压马达与发电机的启动频率,对蓄能器的容积进行了优化设计。（4）结合课题组前期浮体绳轮波浪发电陆地模拟实验平台,提出液压系统测试平台的改进方案,利用AMESim对改进方案进行了仿真优化设计,并对后续液压系统测试方法和步骤进行了设计。

关键词： 液压系统   有限元分析   流体分析   数学建模仿真   控制策略研究  

摘要： 电液振动系统作为模拟振动环境的试验设备,在国防工业和民用工业等重要的工程领域有着广泛的应用。本文设计了一种高频电液振动系统用于粉末材料振动试验,致力于实现高频响和高精度的正弦振动环境模拟。结合理论和实验研究分析,解决实际工程中的问题。论文的主要研究内容如下:(1)对液压系统的总体工作方案进行设计和介绍,介绍液压系统中的液压元件的选型和作用,对液压执行元件进行创新化集成设计,完成液压系统的设计工作,建立液压系统的三维模型。(2)根据系统的工作要求,利用模态分析和谐响应分析方法研究振动台面和振动容器在实际工作中的振动特性,防止振动结构在实际工作过程中出现共振等不良现象。(3)采用流体动力学分析方法对静压支承导向套的流场仿真模型进行流场特性分析,研究静压油膜压力分布,分析承载能力和摩擦力的影响因素。(4)建立系统的传递函数并进行简化及参数计算,对系统进行稳定性和动态特性分析。设计PID控制器和模糊PID控制器,并采用粒子群算法优化PID参数,根据控制策略的仿真分析研究结果为系统的实际工作提供更多可能性。(5)对课题的理论设计与仿真分析进行实验验证,分析研究实验系统的工作性能。搭建高频电液振动系统实验平台并进行实验研究,验证系统设计的有效性和可行性,分析实验系统的工作性能和优化方法。根据实际工程需求设计研究高频电液振动系统,通过实验研究结果表明,系统响应性能基本满足实际工作使用要求,具有一定的实际研究意义。