关键词： 可编程序控制器(PLC)   变频器   智能化自动控制技术   液压系统  

摘要： 我厂购买的老式三轴联动镗床的控制系统原设计采用旧式常规电动机控制系统,投入运行后经常出现故障,存在许多安全隐患.为了确保系统的安全运行,机床更人性化、智能化,我进行了技术改造.用变频器代替原来的接触器启动,用变频器精确定位代替原来的二极管定位,以可编程控制器(PLC)取代常规的继电器.增加了液压系统改造后的机床控制系统具有以下功能:滑台运行平稳,节能平稳启动,自动变速,精确定位,自行控制油压的压力系统.人工操作更方便,工人的劳动强度更小,提供过载、轻载、断相和电压不平衡保护,现场显示运行状态,实现智能化监控,改造后系统运行情况良好,消除了电动机启动时的冲击电流,减少了电动机的起动电流和检修维护工作量.

关键词： 旋转式井壁取心机器人   液压系统仿真   C形滑环组合密封   有限元分析  

摘要： 油气资源是工业的血液,在当今阶段对一个国家的发展举足轻重,对于油田水平井、页岩气开采技术的研究已迫在眉睫。如何利用页岩气水平井井壁取心器将岩石样本带回地面进行岩性、电性、含油性分析化验是首要问题。国内外已经研究的旋转式井壁取心器并未考虑到川渝地区遭受了剧烈的后期改造的复杂地质条件,不能适应国内很多地域的地层,且维护成本较高,取心效率不高,可靠性不高,因此并不适用于该地区的页岩气勘探开发。为解决川渝地区页岩气长水平段取心困难问题,西华大学首次将井下爬行器与旋转式井壁取心机器相结合,设计了一种综合井下爬行、扶正、推靠、取心、储样、解卡等功能的旋转式井壁取心机器人,可完成井下长水平段取心作业。为此,本文针对所设计的页岩气旋转式井壁取心机器人的液压控制系统进行研究。（1）对目前旋转式井壁取心器液压系统的研究情况进行对比分析,为本论文将要设计的以小体积、集成、精确控制为切入点的页岩气旋转式井壁取心机器人的液压系统原理设计提供一定的参考价值。（2）结合取心机器人在井下工作时需要完成的取心动作,针对长水平段取心的特点选择直线滑道式结构,合理选取液压元件后,详细设计旋转式井壁取心机器人取心短节的液压系统。又针对可能出现的卡钻现象,对液压系统进行解卡功能的改进。分析AMESim对液压系统的仿真结果可知该液压系统的设计具备合理性与可行性。（3）对取心机器人的爬行短节进行液压系统的设计,为节约空间精简结构,将爬行短节的液压系统和扶正短节的液压系统设计在同一个回路中,用同一个动力输入源。并对此液压系统进行AMESim仿真,分析仿真结果达到了平稳爬行的目的,证实设计的合理性。（4）针对钻进和推心处,提出一种新型的C形滑环组合密封结构。将外界介质压力的变化作为变量,用ANSYS对这种新型的组合密封结构进行有限元分析。结果表明,滑环处的接触应力和密封结构的自适应性随着介质压力的增大而增强,且接触应力在材料的许用应力之内,能够保证很好的密封效果。通过对设计的液压系统和密封结构的仿真分析结果可知,该液压系统能够较好完成取心短节和爬行短节在井下的取心、爬行动作,且密封结构也能起到较好的密封作用,具有一定的工程实际应用价值。

关键词： 锥盘环盘无级变速器   力学模型   动力学仿真   有限元分析   优化  

摘要： 目前SPT锥盘环盘无级变速器广泛的应用于化工机械、食品机械以及矿山机械中,具有传动效率高、滑差率低、承载能力高、环境要求低等多方面的优点。但是现有的SPT锥盘环盘无级变速器其最大的输出功率只有3k W,无法满足市场的需求,所以现在需要对大功率SPT锥盘环盘无级变速器进行研制。在实际的大功率SPT锥盘环盘无级变速器(以7.5k W为例)样机试制过程中,我们发现7.5 k W的SPT锥盘环盘无级变速器的联接套轴在低速重载时会发生断裂,在重载时变速器还会发生启动打滑,整机在正常运转时还会发生振动。因此对大功率SPT锥盘环盘无级变速器的优化设计是一个重要的研究方向。针对大功率SPT锥盘环盘无级变速器上述的缺陷,本文主要的研究内容如下:(1)通过对传动系统中各传动部件之间进行力分析并建立力学模型,然后经过MATLAB对模型进行求解计算,得到了影响传动系统性能的因素,分别是初始弹簧压力、压力凸轮的压力角、摩擦盘的摩擦系数和负载力矩,并初步求得各影响因素与传动系统的启动正压力之间的关系。(2)基于上述力学模型,通过ADAMS建立传动系统的动力学仿真模型,求得各因素对传动系统启动特性的影响。然后仿真分析的结果与理论分析的结果进行验证,求得样机在试制过程中产生启动打滑的原因。基于上述原因,可以对压力凸轮的压力角进行优化,以满足传动系统稳定启动所需的正压力。(3)通过ANSYS Workbench对传动系统进行有限元分析,求得传动系统的强度薄弱环节和整机以及各传动部件的固有频率和振型。通过分析可以得知传动系统的薄弱环节为环盘与联接套轴联接位置,同时环盘-联接套轴模型与整机的固有频率接近。根据分析的结果,对联接套轴进行优化设计,有效的解决了样机试制中产生的问题。(4)对优化后的样机进行性能测试,并与现在市面上常用的同功率无级变速器进行对比,通过试验的结果可以得知,本论文优化后的样机无论在输出效率还是在重载时的滑差率上都优于现在市场上的同功率的无级变速器。

关键词： 液压系统   采集系统   压力电流   应力应变  

摘要： 近年来科技不断地飞速发展,聚合物材料也因其具有优异的机械性能和绝缘性能日益的在科研界、工业界乃至生活中扮演着密不可分的重要角色,绝缘材料不仅广泛的应用在电气绝缘设备之中,在电缆制作之中也成为愈加重要的地位。随着我国不断地追求在深海底领域进行科研探索,深海底的压强也十分惊人,因此在高压强的环境下去研究聚合物的电性能颇为重要。本文设计了一套模拟深海高压强环境下的聚合物测试系统和采集系统,并探究了其实验方法,本系统将液压系统与电学系统相结合具有一定的创新性,测试系统具有压强可控性高,控制精准,自动化程度高、操作简便等优点。测试系统主要采用四柱液压机搭建的液压系统来提供静态压力和动态压力,通过PLC控制伺服电机驱动器来自动调节步进电机的转速大小和方向,使液压油在液压系统中循环流动,可实现线性升压,稳定保压,线性降压一系列过程,液压系统的压强最大可达600Mpa,本系统有温度开关控制的降温装置和蓄能器控制的补压装置使压强控制更为精准。采集软件使用Labview编写,其具有人机界面交互性好,可维护性强,使用方便,基本可完成自动化测量等优点。采集系统设计一套创新性算法,数据采集过程中改良采集周期和实现一分钟保存一次数据并将存储数据地址定时清零,改良采集周期实现了不同传输速率参数的同步采集,合理修改采集周期参数不但减小了数据采集量,而且能够提高采集的精度;一分钟保存一次数据的采集方式可避免采集中途出现故障导致数据过多的丢失,提高数据的存储率;存储数据地址定时清零可以有效防止数据内存过多导致运行过程中出现卡顿现象,极大的提高了软件运行速度。实验装置中样品室内部各个模块之间相互配使样品室具有很好的绝缘性、屏蔽性和抗压性,这些模块组成一套可耐受高电场及高压强的聚合物测试装置,通过样品室内部模块不同的搭建方法可实现应力应变实验和压力电流实验。本文利用新型的高压强聚合物测试系统,分别对线型低密度聚乙烯进行了应力应变实验和聚酰亚胺进行了压力电流实验。通过应力应变实验发现,应力应变曲线在压强为180Mpa-230Mpa区间中出现一个明显的拐点,此现象与升压速率和试样厚度无关。通过压力电流实验发现,对聚酰亚胺材料施加的压强越大,电导电流越小。

关键词： 动力鹅颈   液压轴线半挂车   转向系统  

摘要： 介绍液压轴线半挂车液压传动转向系统的构成及工作原理。以ZTY70型液压轴线半挂车为例,建立液压轴线半挂车转向系统虚拟样机模型和液压系统模型,对不同转向速度下整车转向动态特性进行联合仿真,并对蓄能器初始充气压力、蓄能器容积、节流阀开度等关键参数对转向系统的影响进行仿真研究,为转向系统的参数优化设计提供支持。

关键词： 水平自动控制   液压系统   阀体设计   有限元分析   电控系统  

摘要： 针对我国拖拉机旋耕机组平地效果差,农机液压水平自动控制系统提升农具速度缓慢等问题,本文开展了新型快速提升农具的液压水平自动控制技术的研究,论文的研究内容和成果如下:(1)在研究国内外拖拉机悬挂机构水平自动调节方法的基础上,提出了基于PWM技术的农机水平液压控制方案。(2)针对目前农机水平自动控制系统提升农具缓慢的问题,本文提出了两种对农具进行水平自动调节的快速提升液压控制方法,即基于压力传感器的快速提升液压系统和基于压力顺序阀的快速提升液压系统,不仅保证了液压调节机构对农具的水平调节速度,而且,也不减慢原有拖拉机对农具的提升速度。(3)优选插装阀作为本文液压系统的控制组件,根据已知的拖拉机液压参数和实测的液压水平控制的工作参数,确定了本文设计的水平调节液压系统的元件型号及工作参数。(4)对PWM电液比例控制系统进行数学建模,确定了闭环控制液压系统各环节传递函数的数学模型,在Simulink中验证了本次PID控制算法的可行性。(5)完成了插装阀集成块的设计,在ANSYS Workbench软件上对阀块受力进行仿真分析,得到阀块的最大应力、最大应变量和形变量均符合相关安全标准,采用Fluent软件对阀体集成块工艺孔流道的液流特性进行仿真分析,得到压力与速度云图,验证了阀块流道设计的合理性。(6)研发了电气控制系统的硬件电路,独立完成了线路板的制作工作,设计了电气控制系统的软件,采用Matlab的GUI模块设计了与微控制系统串口通信的上位机软件。(7)完成了基于压力控制快速提升液压水平自动控制系统的制作工作,并进行了田间试验,试验说明,本文研发的快速提升水平调节系统比没有快速提升功能的水平调节系统的提升农具速度大大加快,田间作业时对农机具的水平调节效果好,验证了本文研制的液压水平自动控制系统满足农田平整地的要求。

关键词： 捣固车   液压系统   特征提取   故障诊断   支持向量机  

摘要： 捣固车在我国的铁路运输业已经得到了广泛的应用,其对我国铁路轨道的质量安全检测具有非常重要的作用。捣鼓车有很多部件组成,其中液压系统是重要的一环,在对轨道的检测过程中,有着非常重要的作用,且在实际作业过程存在着故障发生的机率,因此对其进行故障诊断有着非常重要的研究价值本文对信号处理技术进行了一定的研究,并且提出改进的方法。对分类器也进行了研究,选取SVM模型进行分类识别,对故障信号进行诊断,同时基于改进的PSO算法对支持向量机的参数进行寻优,以提升模型的准确率。本文介绍了EMD降噪方法,小波包的降噪方法和CEEMDAN降噪方法,并提出了改进的小波包结合CEEMDAN的阈值降噪方法。采用模糊熵算法来表征故障信号反应的特征,并用来进行分析。采集到的信号具有较多的噪声,通过小波包的方法对信号先行去噪,然后进行信号重构,降低噪声含量,对重构的信号通过CEEMDAN方法进行信号的分解,得到固有模态分量IMF。其次,根据连续均方误差对信号主导和噪声主导的IMF分别采用改进的不同阈值法进行去噪,然后,将各自处理后的IMF分量进行组合,重构得到信噪比较高的有用信号。然后对上一步得到的信号,输入CEEMDAN进行处理,得到相应的IMF分量。对模态分量进行分析,获取频率较高的分量,代表主要故障信息。利用模糊熵算法对其进行计算,对计算的结果作为表征信号内在特征的特征向量输入数据样本。设计实验进行验证改进的小波包结合CEEMDAN的阈值降噪信号处理方法,可以更加有效的去除噪声,提高信号的信噪比。本文故障识别采用支持向量机分类器,以二分类SVM为基础,构建多分类模型,对模型的关键参数利用PSO算法进行优化,并进一步,对PSO进行改进优化,提升其全局寻优能力,以便提高分类器的诊断识别能力。然后,选用改进的粒子群优化算法对SVM选择最优参数构建SVM最优故障诊断模型,将该分类模型应用到液压系统的故障诊断中。经过实验验证其分类性能的有效提升。

关键词： 凿岩台车   钻臂   自动调平   液压系统  

摘要： 钻爆法是现代矿产资源开采的主要方法,凿岩台车是进行钻爆法的必备工具。在凿岩台车工作时,爆破工艺经常需钻制出平行孔,平行孔的质量直接影响到最终爆破的效果。为此,凿岩台车需要通过调节钻臂使钻台工作时各位姿平行。钻臂自动调平能有效提升凿岩台车的自动化程度与钻孔质量。本文结合合作企业现有的凿岩台车样机雏形,设计了带有自动调平系统的DFZD-1型凿岩台车。首先对台车主要结构进行了设计选型,并建立了其三维模型;然后,针对钻臂是一种空间机械臂结构,对钻臂部分进行了机械臂运动学建模;通过对模型进行正运动学和逆运动学求解,找到在钻制平行孔时各时刻钻臂位姿状态,并能计算出各缸伸缩长度;最后,对设计的钻臂液压系统进行了设计与选型,并通过AMESim软件对典型工况进行了仿真分析,检验设计的可行性。通过对典型工况的仿真计算,验证出设计的凿岩台车钻臂模型的正确性,并以此模型及求解方法实现钻臂在钻制平行孔时自动调平。研发的凿岩台车钻臂自动调平系统能有效提升凿岩台车产品的自动化程度与打孔质量,为我国相关产品提供技术支撑。

关键词： 直升机   液压系统   液压油污染  

摘要： 直升机液压系统是保证直升机安全飞行的重要组成部分,液压系统中的液压油受到污染后将会影响直升机的飞行操纵,从而威胁飞行安全.本文对直升机液压油污染问题进行了研究,总结了液压油污染的来源和种类,对各类污染物的危害进行了说明;分析了液压油污染对飞行操纵的影响;介绍了现有的污染度检测技术以及未来的发展趋势,为直升机液压油污染的控制提供一定的参考.

关键词： 阻尼元件   全桥半桥液阻   流场仿真   脉动抑制   动态分析  

摘要： 在液压系统里,阻尼元件具有十分关键的作用。它的特性会对系统产生一定的影响。通过改变液压阻力来对系统流量和压力进行控制,达到提高系统稳定性,降低噪音的目的。同时,开展组合式阻尼元件的动、静态特性研究,得出了不同形式阻尼元件对液压系统的影响,这有助于人们能更好的进行阻尼元件的相关研究,也有助于对液压系统的减振降噪研究,降低系统的脉动,提高系统的可靠性,达到对液压系统优化的目的。本文基于流体力学的基本原理,建立了组合式阻尼元件的动、静态数学模型,并进行了相关的仿真分析,主要内容如下:(1)建立了两串联液阻的数学模型,其中两串联液阻分别为薄壁型液阻+薄壁型液阻、细长孔型液阻+细长孔型液阻以及薄壁液阻+细长孔液阻。根据流体力学基本原理,得出了两串联阻尼孔之间的流量-压差关系,并用AMESim和Matlab加以验证。同时对两串联阻尼元件AMESim仿真模型进行了脉动抑制分析,得出非全周阀口+固定薄壁型液阻对压力脉动的抑制效果要优于全周阀口加固定薄壁型液阻。(2)建立了两并联液阻的数学模型,应用AMESim软件搭建了两并联阻尼元件的仿真模型,得出了在不同阻尼孔直径和阀口形状下对压力脉动的抑制情况。建立了全桥和半桥液阻回路的数学模型,并基于AMESim软件,搭建了全桥和半桥的仿真模型,文章分析了三种全桥液阻回路和三种半桥液阻回路,得出了阻尼孔尺寸和组合式阻尼元件对全桥和半桥液阻回路的影响。(3)运用UG软件建立了串联式阻尼元件的三维模型,计算了U型节流槽在四种不同阀口开度大小下的通流面积大小值。基于Fluent软件建立了流场仿真模型,并进行了流场仿真分析,在不同阀口开度下,得出了压力分布云图和流体速度分布云图,对产生的涡旋现象进行了解释,并对不同阀口开度大小下进行了脉动抑制分析。(4)对阻尼元件在工程系统的应用进行研究。基于AMESim软件和Matlab软件对串联式节流调速系统各元件进行动态分析,采用状态方程法建立串联式节流调速回路数学模型。依据龙格-库塔法原理对回路特性进行数值计算分析,并基于AMESim建立了串联式阻尼元件节流调速回路的仿真模型。仿真所得结果与Matlab数值计算结果保持一致。获得进出口阻尼元件的面积比、液压缸外负载等参数对液压缸运动速度、进口及出口压力的影响。在改变外负载的情况下,得出了液压缸具有较好的速度刚度及稳定性。为组合式阻尼调速液压系统的设计、优化提供更为可靠的理论支撑,即如何通过多组节流阀的组合来达到降低液压系统脉动的目的。基于AMESim软件,搭建了并联式阻尼元件的AMESim仿真模型,得出了阻尼孔直径变化对并联式阻尼元件流量和压力脉动的抑制影响。