关键词： 工程机械   液压系统   齿轮泵   优化设计  

摘要： 工程机械液压系统中齿轮泵因其结构简单且造价相对便宜被大量应用，是整个液压系统的核心元件，为了对影响齿轮泵性能的各种因素进行理论分析，安装空间变得更为紧凑合理，通过遗传算法对传统齿轮泵设计参数进行了优化，使得在整泵体积上达到最优设计。同时，为了提升齿轮泵运行的压力平稳性，通过CFD仿真方法对齿轮泵内部结构进行了调整，通过对仿真结果对比发现优化后的结构有效抑制了压力脉动。通过以上优化设计标明，将遗传算法和CFD仿真分析结合使用，可以大大提高产品优化设计效率，节省开发试验试错成本，为齿轮液压泵的优化设计提供了参考。

关键词： 液压传动系统   自适应控制   模型参数  

摘要： 液压传动系统因其高功率密度和良好的力矩控制能力，在工业自动化领域得到广泛应用。本文综述了液压传动系统自适应控制策略，包括基于模型参数、模糊逻辑和神经网络的自适应控制方法，并分析了各自的优缺点。进一步探讨了在分布式控制系统（DCS）平台上实现液压传动系统自适应控制的策略，包括系统硬件架构、自适应控制算法的实现以及软件设计和操作界面。

关键词： 生物质   致密成型   液压系统   PLC   数据采集  

摘要： 目前生物质致密成型机存在关键部件磨损严重、能耗高等缺点,需要利用理论分析、数值模拟、试验研究等方法继续优化成型机的结构,以提高其工作性能。因此本文搭建一生物质致密成型试验台,主要完成生物质致密成型试验台液压及控制系统、试验测试系统的设计,实现液压活塞压缩速度可调,测试数据准确及多通道同时采集的目标,为生物质致密成型机理的研究以及成型机的优化设计提供一基础试验平台。主要研究内容为: 1.运用Solidworks软件对整体结构进行三维建模,对成型机工作过程进行分析,确定系统的功能要求与特点。 2.按照物料致密成型试验要求,设计液压系统对应的工况,绘制液压系统原理图,利用AMESim软件搭建液压系统仿真模型,验证液压系统各工况下的动作循环;由成型机的控制要求,进行基于PLC的液压控制系统电路设计,通过STEP7-Micro/WIN V4.0软件对梯形图程序进行编译,实现液压控制系统的手动与自动控制。 3.根据试验需求,完成了传感器的选型与安装。基于NI USB-6210数据采集卡采集各传感器获取的试验数据,使用Lab VIEW 2020软件编写数据采集系统,该系统可实现各工作性能参数的采集、显示、保存等功能。 4.以玉米秸秆为试验物料进行致密成型试验,在空载状态和加载状态下分别采集压缩位移、压缩力等参数,试验结果验证了液压控制系统与数据采集系统符合设计要求。

关键词： 农机工程   液压技术   液压系统  

摘要： 在农业现代化过程中，为提高农业生产的质量与效率，液压技术被广泛应用，本文对该技术在农机工程中的应用价值进行探究，简述了该技术具体应用要求，分析了常见的故障以及处理方法，并预测了技术的未来发展方向。结果表明，将液压技术应用到农机工程中，可以从根本上提高农机设备的工作质量与效率。

关键词： 换挡液压系统   阀式蓄能器   离合器   阻尼槽   参数优化  

摘要： 液力机械自动变速器(Automatic Transmission,简称AT)在重型车辆上的应用已成为主流趋势,其核心部分是换挡液压系统。合理地控制车辆在换挡过程中离合器工作压力变化,对提高换挡的平稳性以及乘车的舒适性有着重要的作用。蓄能器作为液压系统中的重要辅助元件,在换挡液压系统中引入蓄能器可有效降低换挡过程中存在的压力冲击,提高乘车的舒适性。本文针对某一重型车辆换挡液压系统中换挡离合器的充油过程,将蓄能器与滑阀功能相结合,创新设计出了一种带有阻尼槽的阀式蓄能器,它既有蓄能器吸收能量的特征,又有阀的泄压特征,可进一步降低换挡中的压力冲击,实现平稳换挡,提高换挡品质。本文要做的主要内容如下: (1)首先分析某重型车辆换挡液压系统的组成与工作原理,对换挡过程进行了动力学分析,并阐述了换挡离合器快速充油结束后产生压力冲击的原因,从而创新设计了一种带阻尼槽的阀式蓄能器,进一步探究其工作过程与吸收压力冲击特性。最后对换挡液压系统中重要元件进行数学建模,根据各元件之间的压力和流量关系,建立系统的传递函数,判断阀式蓄能器工作时换挡液压系统的稳定性。 (2)建立阀式蓄能器的CFD仿真模型,通过CFD流场仿真对阀式蓄能器流场特征进行研究,在精确计算流域流场分布的前提下,对影响流动特性的参数(节流面积、流量系数)进行计算。通过计算分析可知,随着阀式蓄能器活塞的移动,阻尼槽过流面积有四个不同变化阶段,呈先增大后减小的变化规律;随着活塞的移动,流量系数先减小后缓慢增大。 (3)基于AMESim搭建换挡液压系统仿真模型,给定系统中各元件的结构参数,对不同蓄能器形式、阀式蓄能器不同参数下的换挡液压系统缓冲动态特性进行研究。对阀式蓄能器参数进行优化设计,阀式蓄能器结构参数作为优化变量,快速充油阶段终止压力与缓冲升压阶段开启压力的差值作为优化结果,应用响应面法建立优化目标函数,应用遗传算法(GA)对目标函数进行迭代优化,通过分析优化结果得出阀式蓄能器最优参数。 (4)设计并搭建换挡液压系统实验台,进而验证仿真模型与结构设计的可靠性与准确性,可测试在不同系统压力与三种不同蓄能器形式对换挡液压系统调节压力的影响,实验结果表明:阀式蓄能器具有降低压力冲击的能力,阀式蓄能器相比弹簧式蓄能器降低换挡过程中的冲击效果更明显。

关键词： 矿用自卸车   ROPS   测试试验台   有限元   液压系统   仿真实验分析  

摘要： 随着人类社会的发展,绿色环保、以人为本的发展理念深入到各个行业。在工程机械领域,各级部门高度重视车辆及驾驶人员的安全,制定了相应的法规标准对工程机械的安全作业进行了强制性要求。近年来,施工质量及效率的要求不断提高,大型化的工程车辆相继应用而生。大型矿用自卸车机械质量及其驾驶室安全保护结构的尺寸较大,检测试验时所需的载荷值与其机器质量有关,此外考虑到经济效应,试验检测平台尽可能有效地进行多型号的驾驶室ROPS安全保护结构性能测试。因此,开发和研究适用于多吨位多尺寸可调式的大型矿用自卸车ROPS试验台有其重要性和必要性。 本文结合300t及以下吨位负载的矿用自卸车ROPS性能加载测试,采用四立柱集成开放式尺寸可调结构对ROPS测试试验系统进行开发研究。 本文依据现行标准对ROPS加载要求进行理论推导,分析了试验台整体刚度、测量仪器精度,设计提出并分析多种试验台方案,最终选用四立柱集成开放式结构。本试验台主体结构采用箱型截面梁并对截面进行结构参数设计,利用强度、刚度与稳定性理论在典型加载工况下分析研究试验台结构性能均满足要求;分析并验证了试验台的螺纹连接部分满足设计要求。建立试验台有限元分析模型并对其进行ANSYS有限元仿真分析,得到试验台在最大垂直加载力及最大水平加载力作用下均满足要求。对ROPS试验台液压加载系统进行设计开发研究,确定液压系统总体方案并绘制液压加载系统回路原理图;确定液压系统的技术参数,采用高压小流量斜盘式柱塞泵与低压大流量叶片泵相配合的供油系统;对液压系统元件进行选取与参数分析。基于AMESim建立了液压系统仿真分析模型,对水平加载和垂直加载的全过程进行了仿真分析。建立ROPS试验台整体ADAMS模型并完成被测样件驾驶室的柔性化,基于AMESim进行ADAMS-AMESim联合仿真分析。最终得出液压系统压力稳定性较好,加载速度小于5mm/s,符合准静态加载,满足设计要求。

关键词： 液压阻拦装置   堆叠降噪自编码器   故障诊断   优化算法   特征选择  

摘要： 研究聚焦于MK7-3型液压阻拦装置,深入剖析其结构构成与工作原理,使用Simulink搭建舰载机在不同质量、不同速度及偏航状态下着舰的阻拦系统模型。结果表明,在偏移量不超过跑道宽度25%范围内,该阻拦系统模型可以在100米内的范围对舰载机进行拦截,用时在2～3 s左右,且将结果与美军标中MK7-3型液压拦阻装置阻拦力曲线进行对比,构建的模型准确地模拟了阻拦系统的运行状态,确保舰载机能够安全、稳定地完成着舰任务。 为准确识别液压阻拦系统的故障,提出一种MIBBPSO-INGO-SDAE诊断方法并使用UCI液压数据集进行了验证。首先,计算UCI数据集中柱塞泵、冷却器、节流阀和蓄能器各传感器对应的特征。然后,采用基于互信息的粒子群特征选择方法(Mutual Information-Based Bare-Bones Particle Swarm Optimization,MIBBPSO)对特征进行筛选,每个元件只保留前36个最优的特征,融合输入至堆叠降噪自动编码器(Stacked Denoising Auto Encoder,SDAE)模型中进行训练。其次,应用改进的北方苍鹰优化算法(Improved Northern Goshawk Optimization,INGO)优化模型,INGO采用Sine混沌映射、非线性减小策略对种群初始化和个体位置更新策略进行改进,提高搜索空间的多样性和全局搜索能力,进而提高了模型的诊断效果。最后,Softmax分类层来实现故障分类,柱塞泵、冷却器、节流阀及蓄能器的诊断准确率分别为99.6%、100%、99.4%和99.2%,该模型的性能表现十分出色。 阻拦系统通常依赖于主液压缸提供的稳定压力来实现其功能,其压力发生故障将直接影响阻拦系统的性能。利用模拟传感器分别对不同故障状态下的主液压缸压力以及三相异步电机的运行状态进行采样,计算得到22种类型特征。MIBBPSO筛选得到主液压缸的最优特征集合为4,三相异步电机的最优特征集合为22。应用INGO-SDAE故障诊断模型对阻拦系统机电部件进行故障诊断,主液压缸诊断准确率为99.43%,三相异步电机准确率为100%。研究结果表明,INGOSDAE模型在识别液压阻拦系统的主要机电部件故障方面展现出了出色的稳定性与精准性,为未来开展液压阻拦装置智能故障诊断提供了可靠的研究基础。

关键词： 数控机床   液压系统   油液污染   可靠性设计   非等周期运维  

摘要： 装备制造业作为国家制造业的脊梁,是机械工业的核心,承担着为国民经济各部门提供“工作母机”的重任,数控机床作为具有高科技含量的“工作母机”,处于产业链核心环节,是整个工业体系的基石。然而,数控机床中液压系统故障频繁,其可靠性水平直接影响数控机床整机的可靠性,同时液压系统的故障具有随机性、隐蔽性和复杂性等特点,其带来的经济损失更是巨大。据统计显示,液压系统的故障在很大程度上是由油液污染直接或者间接引起的,其占比在60%-80%,其中固态颗粒物影响最大,占比为三分之二。因此,基于油液污染对数控机床液压系统进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文以数控机床液压系统为研究对象,基于油液污染,面向液压系统布局设计及运维策略开展了研究,以较为经济的方式提升液压系统可靠性为目标,提出系统布局设计及运维策略。论文主要研究内容如下: (1)基于油液污染的液压系统布局设计的研究。首先,开展液压系统全局油液污染状态建模研究,建立通过有限几个油液污染检测点计算出系统任何部位的污染状态的液压污染传递模型;然后,油液污染及液压元件可靠性两者定量关系的建立隶属可靠性建模研究的范畴,即面向油液污染建立液压系统元件的可靠性模型;最后,开展多约束条件下的优化模型建立研究,制定液压系统布局设计模型;针对具体的设计任务开展实例研究,使用模拟退火算法实现模型求解。 (2)针对液压系统运维容易出现维护不足与维护过剩的问题,提出基于元件退化状态检测的液压系统非等周期运维策略。运用Gamma退化对液压系统各个元件退化状态进行可靠性建模;根据非等周期单部件的维护策略优化各个部件的总体维修次数及状态维修阈值,根据多部件的机会维修策略,优化多个部件整体维修的机会维修阈值,并根据建立起的成本优化模型,运用粒子群算法,求解最优机会维修阈值。最终获得了多部件液压系统的维护时间表。 (3)针对液压系统设计成本与液压系统运维成本之间成本存在关联的问题,提出了变权重下的液压系统设计及运维整体策略。首先,建立了不同液压元件在不同液压污染浓度下的退化模型;根据液压系统布局设计对污染程度的影响,以及变权重下液压系统布局设计的成本与液压系统运维策略的成本,建立了液压系统整体优化模型;根据模型及后续算例数据,通过改进的网格搜索算法,求解了液压系统整体经济条件下的液压系统整体策略。获得了不同外界污染浓度的液压系统的布局设计及此设计下的运维时间表。 (4)编写了液压系统布局及运维策略软件。以MATLAB App Designer为开发环境,根据系统的功能要求和模块关系,明确了界面的整体布局和交互逻辑。针对液压系统的布局设计、运维策略以及整体策略等子功能,分别进行了界面设计,编写出了操作简单,可视化强的液压系统布局及运维策略软件。最后,按照制定的测试计划和测试用例,对软件进行了全面、细致的测试。该软件能够协助数控机床设计及维护人员提高液压系统的运维效率和管理水平。