2023年, 第51卷, 第1期　
刊出日期：2023-01-15

  

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试验与研究
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  液压马达球铰副表面ZrO₂涂层的摩擦学性能

  寇保福, 张登科, 李振顺, 张涨, 李瑞清, 刘冠臣

  机床与液压. 2023, 51(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.001

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  为探索表面ZrO₂涂层的球铰副在液压马达中的摩擦学规律，采用摩擦磨损试验机和白光干涉仪模拟ZrO₂涂层的球铰副在不同载荷和转速的工况下，球铰副在液压马达中的摩擦磨损变化情况。分别从摩擦因数、磨损体积和磨痕形貌分析其摩擦磨损规律，从中找到最优的工况去提高ZrO₂涂层的球铰副寿命和工作效率。通过开展控制变量试验发现：转速对ZrO₂涂层的球铰副摩擦学性能的影响远大于载荷，在100 N-100 r/min时摩擦因数最小为0.059 6；磨损体积随载荷和转速的增大而逐渐增大，且在50 N-50 r/min时磨损体积最小为0.184 mm³。综合以上规律发现，载荷100 N和转速50 r/min工况下ZrO₂涂层的球铰副减摩抗磨效果最好，低转速能够有效延长液压马达的使用寿命和提高机械效率。
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  基于齿轮微观修形的行星减速器减振降噪研究

  王鑫兴, 王士军, 王文龙, 徐传法, 王冉

  机床与液压. 2023, 51(1): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.002

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  为改善某工厂的全自动攻丝机用行星齿轮减速器的振动噪声问题，并提升攻丝机的攻丝精度和使用寿命，对全自动攻丝机用减速器进行传动接触斑点试验，并利用Romax软件对减速器进行仿真，试验与仿真分析结果显示啮合齿轮副存在明显偏载问题。针对上述分析，提出基于遗传算法的齿向修形、渐开线修形及齿廓修形等复合齿轮微观修形优化方案；对修形优化后减速器重新建模仿真，并搭建行星齿轮减速器振动、噪声检测试验台，对修形前后减速器样机进行试验测试。结果表明：修形后减速器啮合时的偏载问题得到明显改善，齿面峰值载荷降低11.75%，最大接触应力降低29.62%，传动误差降低35.71%，减速器整体的振动噪声显著降低。
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  绝缘子智能水冲洗装置伺服驱动系统动态性能研究

  曾鑫鹏, 吴文海, 廖国庆, 程渊海, 毛定邦

  机床与液压. 2023, 51(1): 12-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.003

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  为了提升绝缘子水冲洗的准确率和作业效率、降低操作人员的劳动强度，根据冲洗系统组成原理，设计一套智能水冲洗装置。建立传动系统动力学模型以及伺服控制系统模型，对系统动态响应进行分析，找出影响其动态特性的主要因素。根据时变速度环增益的方法，优化伺服系统的比例积分微分(PID)控制方案。通过仿真得到系统优化后的振动特性曲线，对比发现，系统初始响应时间缩短了19.76%。最后通过搭建现场实验装置进行验证，系统初始响应速度提高了16.1%，最大振幅降低了8.6%，波动时间缩短了10.2%。结果表明:在绝缘子冲洗过程中，时变速度环增益的优化控制方案能够有效降低智能水冲洗装置的振动振幅，缩短系统的响应时间，提高系统的稳定性。
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  基于改进粒子群算法的六自由度机械臂时间最优轨迹规划

  石宪闪, 苗鸿宾, 张伟

  机床与液压. 2023, 51(1): 20-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.004

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  针对六自由度机械臂时间最优轨迹规划问题，提出一种基于改进粒子群算法的4-3-4混合多项式插值轨迹规划算法。算法采用自适应惯性权重，它能根据搜索过程的各个阶段采用相应大小的权重，有利于跳出局部最优陷阱，保持粒子群多样性；以非线性学习因子代替传统粒子群算法中固定的学习因子，有效提高算法的收敛速度和求解精度。通过MATLAB进行仿真验证，结果表明改进粒子群算法收敛速度提高46%，寻优精度提高38%，同时机械臂轨迹规划时间缩短了大约36%，充分地证明了该轨迹规划算法的可靠性和优越性。
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  基于BP神经网络的机器人力矩补偿研究

  梁学胜, 高伟强, 许东伟, 刘建群, 郭俊权

  机床与液压. 2023, 51(1): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.005

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  通过对关节驱动助力减小机器人拖动示教的拖拽力，是提高拖动示教灵活性的有效方法。而在拖动示教过程中准确、实时地计算出机器人各关节补偿力矩，是实现拖拽助力的关键问题。针对拖动示教喷涂机器人进行动力学建模，分析关节力矩补偿值与惯性力、重力等因素之间的关系，提出一种基于无监督学习的BP神经网络力矩控制算法对机器人直接示教进行在线力矩补偿。在六自由度喷涂机器人上进行实验验证。结果表明：该力矩补偿算法的计算效率提升70%，平均计算误差为9%，助力效果明显。
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  面向数字孪生的工业机械臂手眼标定方法的研究

  乔峰丽, 苗鸿宾, 纪慧君, 张伟, 苏赫朋

  机床与液压. 2023, 51(1): 31-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.006

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  针对传统机械臂视觉系统标定方法存在标定误差大、精度低以及标定过程复杂的问题，提出一种面向数字孪生的手眼标定方法，通过分析标定原理给出标定方法以及搭建机械臂孪生虚拟平台，实现虚实空间的数据交互。结果表明：提出的手眼标定方法具有抓取精度高、抓取性能良好的优势。
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  考虑外滚道缺陷的滚动轴承刚度时变特性分析

  陈润霖, 赵少东, 刘佳鑫, 韩沁, 张延超, 崔亚辉, 王健

  机床与液压. 2023, 51(1): 36-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.007

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  滚动轴承的主要失效形式之一是在滚道或滚动体表面产生缺陷，形成疲劳点蚀，对轴承性能产生很大影响。针对深沟球轴承，建立外滚道存在方形缺陷时的动力学模型，获取缺陷对载荷分布的影响规律，建立轴承时变刚度模型，分析缺陷尺寸演化和位置对轴承刚度时变特性的影响规律。结果表明:当缺陷位于非承载区时对轴承平均刚度无影响；当缺陷位于承载区时，轴承的平均刚度与缺陷长度和深度负相关；缺陷位置由底端向非承载区变化时，轴承的平均刚度先减小后增大。
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  纵扭式超声振动车削不锈钢和钛合金研究

  郑华强, 徐英帅, 张杰, 王蓉艳, 裴远俊

  机床与液压. 2023, 51(1): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.008

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  420马氏体不锈钢与Ti-6Al-4V钛合金是标准的难加工材料，车削时不易获得良好的切削质量，为此在C616普通车床上设计并安装了纵扭超声振动车削系统来提高其车削加工效果。介绍所设计的加工系统，利用该系统对两种难加工材料进行了有无超声振动的切削实验。结果证明：纵扭超声车削相比普通车削，能有效减少表面粗糙度, 改变切削速度时表面粗糙度平均可降低约21.42%，改变切削深度时表面粗糙度平均可降低约15.61%，改变进给量时表面粗糙度平均可降低约21.01%；而且可以降低刀具磨损和取得更好的表面形貌和切屑形态，进而使纵扭式超声振动车削的切削质量优于普通车削。
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  基于MATLAB的机器人涂胶离线仿真与编程研究

  李琰, 刘欢庆, 高建设, 苏宇锋

  机床与液压. 2023, 51(1): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.009

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  针对机器人手动示教存在的精度不稳定、编程时间长、机器人工作效率低的问题，研究基于MATLAB的离线仿真系统。采用MATLAB编程实现了机器人三维模型的控制和仿真，解析获得机械臂在实际工作时的控制语言，生成相应的控制程序从而实现虚拟和现实中六自由度机器人的控制。最后，以电芯涂胶工作单元作为原型来搭建相应的虚拟工作环境，并在实际中以库卡公司的KR16验证离线仿真系统的有效性，证明该系统可以出色完成涂胶任务。
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  基于CFD的车室内热舒适评价及试验研究

  张喜清, 王亚龙, 张浩杰

  机床与液压. 2023, 51(1): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.010

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  为研究装载机驾驶室的热舒适性，运用CFD技术建立驾驶室有限元模型，并对室内流场进行数值模拟，得到温度场和速度场的气流组织分布。经仿真与试验对比，验证了此模型的准确性和合理性。基于该模型，提出利用UDF对PMV-PPD、空气龄、吹风感评价指标编译的方法，对驾驶室的热舒适性进行可视化研究。结果表明：在所设定的环境条件下，驾驶员表面的PMV值为-0.55～0.35，PPD值集中分布在5.5%～12.5%之间；吹风感指数(DR)在11%～13%范围，小于15%，人体不会有强烈的吹风感；车室内空气龄基本保持在35 s，说明空气品质良好。
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  穿越型扩张式封隔器的研制与试验

  邹明华, 于继飞, 程心平, 陈欢, 杜孝友, 段玉超, 杨阳, 李孟龙

  机床与液压. 2023, 51(1): 58-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.011

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  渤海油田采用大段防砂完井，防砂段内小层多，地层非均质严重，层间矛盾突出，注水开发效果难以进一步提高。为了实现细分层系开发，除了防砂管柱外层与层封隔，还需要在防砂管柱内相应位置配合形成管内封隔。为了适应不同分层采油注水工艺措施，研制穿越型扩张式封隔器，介绍该封隔器的应用环境、结构、工作原理等，并对该封隔器进行了室内试验和现场试验。结果表明：穿越型扩张式封隔器能顺利实现外径φ6.35 mm的管线穿越，无遇阻，所设置的保护功能可有效保护管线，能按要求顺利坐封、解封，中心打压16 MPa，上下环空承压均可达15 MPa，最大可满足φ157.1 mm内径密封要求，满足现场不同应用环境的需求。
设计与开发
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  面向高端液压缸离散制造的PLM/ERP/MES全生命周期管控平台构建与应用研究

  唐红涛, 张伟, 张雁翔

  机床与液压. 2023, 51(1): 63-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.012

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  在信息技术与制造业深度融合以及工业互联网快速发展的背景下，如何利用大数据、云制造等新型技术进行信息化转型是高端制造业实现产能突破和提质增效的关键。然而，高端液压缸多品种、单件、小批量的离散制造模式带来的图纸工艺数据庞大复杂、信息传递不畅以及生产繁复耗时等问题严重制约了企业的发展。以高端液压缸的离散制造为核心构建全生命周期管控平台，它包含4个关键信息化技术：集成全生命周期管理(PLM)、企业资源计划管理(ERP)、制造执行系统(MES)以及数据采集与监视系统 (SCADA)，最后介绍了成功应用于某公司的部分核心技术模块的典型案例。
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  基于视觉的激光清洗软件系统设计与开发

  张宏发, 陈偲, 周诗洋, 杨金堂

  机床与液压. 2023, 51(1): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.013

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  以大轴端面锈蚀为清洗目标，采用模块化设计方法，利用Visual Studio 2017开发环境下的MFC框架开发基于视觉的激光清洗软件系统，设计图像综合、程序管理、清洗工艺管理和报警监测四大功能模块。利用该软件系统进行相关测试，结果表明:该软件系统各模块运行稳定，管理便捷，可视化程度高，能够满足大轴端面锈蚀的激光清洗功能需求。
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  基于QFD与绿色特征的机床产品性能优化决策研究

  王鹏家, 彭宝营, 李方振, 吴伟, 刘永贤

  机床与液压. 2023, 51(1): 76-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.014

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  为在固定投入资金及设计周期下，设计出满足主要功能及技术性能，具有绿色特征，同时又能达到最大客户满意度的机床产品，基于对机床产品全生命周期技术及绿色需求的获取以及分析，利用质量屋构建产品设计规划模型，实现需求与特征之间的映射。采用层次分析法实现定性与定量需求间的决策及需求权重的确定，建立绿色机床产品性能优化决策模型，并在此方法的基础上利用MATLAB GUI开发相应的优化决策系统。以某数控车床产品为实例，其结果体现了所提方法的快捷性、有效性及实用性。
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  基于深度学习的RV减速器装配过程监测系统

  宋怡仁, 陈成军, 李东年, 官源林

  机床与液压. 2023, 51(1): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.015

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  针对机械产品装配过程中容易产生的漏装问题，以RV减速器为研究对象，提出一种基于深度学习的装配过程监测系统。搭建装配过程监测系统实验台，使用RGB-D相机采集装配体深度图像和彩色图像；利用深度学习中语义分割和目标检测算法对采集到的深度图像和彩色图像进行预测，获得预测结果；将深度学习算法、视频采集等功能集成到装配过程监测软件中，实现了RV减速器装配过程监测。实验结果证明：此软件可以正确监测装配过程中每个零件是否存在漏装情况，并具有一定的实时性。
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  基于AMESim的首绳更换装置液压系统设计与研究

  申心雨, 寇子明, 杨俊, 任志国

  机床与液压. 2023, 51(1): 88-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.016

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  针对当前多绳摩擦式提升机首绳更换过程中存在的问题，设计了一种“旧绳带新绳悬挂，新绳带旧绳回收”的履带牵引式首绳连续更换装置。利用AMESim仿真软件对液压系统进行建模仿真，并根据仿真结果对换绳装置进行了样机试制。结果表明：该首绳更换装置换绳速度稳定在0.59 m/s，满足首绳更换的效率要求；能够提供足够的摩擦力与夹紧力保证换绳过程的安全进行；在危险工况出现时能够以毫秒级的响应速度对装置进行保护。
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  用于主轴热控制的水冷机设计

  李毅, 陈国华, 夏铭, 刘敦奇, 左乾君

  机床与液压. 2023, 51(1): 95-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.017

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  为了有效抑制机床主轴发热，降低主轴热对机床精度的影响，提出一种用于主轴热控制的水冷机设计方法。根据机床主轴内部热源分布特点，制定机床水冷机的总体设计方案，并开发各功能子模块，在对水冷过程进行功能分析的基础上，提出机床水冷机的控制原理与方法。实验研究表明:机床水冷机可使主轴温度降低30%，热平衡时间缩短45%。
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  一种改进的液压伺服预测控制系统

  戴永彬

  机床与液压. 2023, 51(1): 101-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.018

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  针对常规液压伺服系统的非线性、时滞等问题，提出一种基于多目标粒子群和类圆映射的液压伺服非线性预测控制系统(QCMPSO-NPC)。利用类圆映射技术将高维目标空间映射到二维坐标平面，监控粒子种群的进化状态。为平衡档案集的收敛性和多样性，采用面积支配和扇块距离管理档案集，并且根据种群进化状态自适应选择全局最优粒子。将改进算法应用到液压伺服系统中，系统可以准确追踪设定值。仿真实验结果表明：采用QCMPSO-NPC算法保证了解集的收敛性和多样性，输出响应最快，误差最小，位置跟踪性能优于PSO-NPC算法和GPC算法，验证了基于QCMPSO-NPC算法液压伺服控制系统的有效性和可行性。
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  OPC UA信息模型在工业机器人监测系统中的应用研究

  胡飞, 邹修敏, 高朝祥, 任小鸿, 郝红梅

  机床与液压. 2023, 51(1): 107-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.019

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  针对机械制造加工车间多元异构设备接口协议不一、多源异构数据格式语义不一造成的信息集成和设备互联互通互操作难以实现的问题，基于OPC统一架构(OPC Unified Architecture, OPC UA)，提出一种集OPC UA信息模型和OPC UA数据通信于一体的工业机器人监测系统。给出建模流程，采用OPC UA规范、节点和引用等核心技术，设计抽象机器人共有信息模型，分解、归纳私有组件模型，模块化设计构建OPC UA服务器与客户端，综合服务器地址空间映射、OPC UA通信等技术处理异构数据，以此提供规范化数据和标准化数据通信。选择典型刹车盘柔性加工单元进行现场应用，将信息模型应用于上下料机器人监测系统。结果表明：机器人数据格式和数据操作得到统一，设计的OPC UA信息模型能满足上下料机器人监测系统实际应用需求，验证了信息模型完整性、实用性和所提框架的可行性。
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  穿孔机顶杆循环装置液压控制系统的研究

  胡俊, 孙天健, 李军

  机床与液压. 2023, 51(1): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.020

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  设计穿孔机区域顶杆循环装置中顶杆小车油缸控制系统，对长行程高速重载液压系统油缸的速度、加速度、两腔液压力进行分析，对该类液压控制系统的运行机制、控制策略进行研究，进行了理论计算、仿真分析和实测验证，为类似工况液压控制系统的研究提供参考。
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  基于机器人3D视觉引导的汽车空腔自动发泡研究

  刘鹏祥, 王冰, 吕达

  机床与液压. 2023, 51(1): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.021

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  为解决人工加注汽车空腔双组分聚氨酯泡沫时生产效率低和质量稳定性差的问题，对视觉检测技术、发泡工艺和机器人自动化应用进行研究，提出一种3D视觉引导机器人进行汽车空腔自动发泡的方案。通过地面安装的3台相机组成3D视觉系统，拍照检出汽车车身在工作站内的静止位置，计算出车身实际位置与标定的基准位置之间的偏差，引导机器人进入车身空腔填充泡沫的工作区域，保证机器人末端安装的3D激光视觉传感器拍摄加注孔的位置相对不变。机器人手持3D激光视觉传感器，检测车身加注孔在立体空间中的坐标位置，计算出加注孔的实际位置与标定的基准位置之间的偏差，引导加注枪头精确插入加注孔，防止发生干涉甚至碰撞。机器人与液压定比计量系统通信，传递双组分聚氨酯的加注量信息；液压定比计量系统以一定的流量和压力输送双组分聚氨酯材料进入加注枪的混合室，充分混合并注入空腔发生化学反应，实现在汽车空腔内自动发泡。将该方案应用于某主机厂的涂装车间，生产节拍显著提高，制造质量一致性良好。
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  基于MRF的遥操作机器人触觉反馈装置设计与仿真

  于川, 张林帅, 顾硕鑫, 蒋涛, 奉瑜

  机床与液压. 2023, 51(1): 125-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.022

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  力反馈或触觉反馈在人与环境交互中是一种十分重要的感知形式，能够给予感觉器官真实的反馈信息，使得操作者能够及时调整操作方向或操作力大小。在医疗、工业、微操作等领域，力反馈或触觉反馈具有广泛的应用前景。设计一种基于磁流变液(MRF)的遥操作机器人主端触觉反馈装置。该装置可应用在远程微装配、微操作等领域，能够给予遥操作者真实的触觉反馈，实现临场操作感，提高操作安全性。此外，该装置能够解决磁流变液阻尼器的漏液问题，减小操作杆与磁流变液容器外壳之间所产生的摩擦力的影响。针对研究时间最长、应用最广的阻尼器Bingham模型，搭建Simulink 力学仿真模型并对该机器人主端触觉反馈装置所能提供的感知力进行仿真分析。结果表明：所设计的机器人主端触觉反馈装置可为操作者提供一个易于感知的触觉力，验证了该研究中遥操作机器人主端触觉反馈装置设计方案的可行性。
建模与仿真
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  电控正流量挖掘机功率控制技术研究

  陈栋, 颜伏伍, 杜常清

  机床与液压. 2023, 51(1): 132-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.023

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  针对某大型液压挖掘机，进行电控正流量挖掘机技术的研究。建立挖掘机液压系统的AMESim模型以及电控系统的Simulink控制策略模型，重点针对双变量泵的功率匹配控制提出改进全功率控制策略，建立能够模拟电控正流量液压挖掘机真实情况的复杂虚拟样机，并进行联合仿真分析，得到挖掘机系统执行元件的输出特性。结果表明：执行机构在外负载下的运动变化符合实际运动规律，同时通过与分功率控制和全功率控制对比，验证了所提出的改进全功率控制策略优越性，进一步验证了所建虚拟样机的合理性。
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  磁流变减振器的温度场分析

  马胜楠, 梁冠群, 周福强, 危银涛

  机床与液压. 2023, 51(1): 140-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.024

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  针对目前磁流变减振器的温度场研究较少且现有技术手段无法监测到减振器内部的温度分布，考虑温度对减振器性能的影响，对温度场的分析十分必要。理论分析得到温度对减振器阻尼力及可调系数的影响；考虑到流固传热及流场的相互耦合作用，分别建立流场及流固传热数学模型。在仿真软件中对减振器进行多物理场耦合建模，分析磁流变减振器的温度变化，得到其内部磁流变液的流动状态及变化规律。通过改变活塞头冲程和参数化扫描改变其阻尼间隙，获得不同条件下的温度场、流场分布状态。
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  Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析

  仇未星, 周建平, 许燕, 胡国玉, 陈小康

  机床与液压. 2023, 51(1): 147-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.025

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  为确定短电弧铣削加工的热源，选取高斯热源和均匀热源，以Ti-6Al-4V为工件材料，分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验，分析采集的电压、电流波形；观看高速摄像机拍摄的照片；对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线，得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面，证明所建立的高斯热源模型是可靠的，能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。
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  液压支架销轴连接接触应力及失效分析

  高宏伟, 吕凯波, 李健, 樊红卫, 苏成明, 钟宏宇

  机床与液压. 2023, 51(1): 152-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.026

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  销轴连接是液压支架结构件的主要连接形式，其可靠性对液压支架的正常使用具有重要影响。基于赫兹接触理论，建立销孔处接触应力理论模型；采用ADAMS对液压支架各结构件受力分析，得到销孔受力情况；基于有限元法分析销孔处接触应力、变形及塑性应变。结果表明：在顶梁扭转、底座扭转工况下，销轴连接接触应力超过材料的屈服极限，其接触应力分布结果具有较强的非线性；销孔应力主要集中在销孔前端接触部位，销孔塑性应变集中在销孔前端接触部位，表现为挤堆效应，在正拉力下销孔两侧塑性应变更为明显。
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  RV减速器柔性因素对动态传动误差影响分析

  贾吉帅, 周建星, 曾群锋, 李高铠, 王宏伟, 张荣华

  机床与液压. 2023, 51(1): 158-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.027

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  为研究RV减速器柔性因素对传动精度的影响，以BX40E减速器为研究对象，综合考虑支承弹性变形及齿轮接触弹性变形对系统动态传动精度的影响，建立多自由度RV减速器动力学模型，提取系统的动态响应；探究变载、变速条件下各级传动接触及支承变形对动态传动误差的贡献量，量化分析BX40E减速器传动误差对各柔性因素的灵敏度。结果表明：动态传动误差随负载增加而增加，输出转速平稳性随负载和转速增加而下降；二级传动的接触变形对减速器传动误差贡献最大，柔性支承贡献次之；传动误差对“摆线齿轮-曲拐”处及“行星架-曲柄轴”处支承刚度的敏感度高于其他支承处，对二级齿轮接触刚度的敏感度高于一级传动。
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  高转速轴向柱塞泵斜盘力矩分析

  陈永卿, 张健全, 冯广, 曹伟栋, 王建森

  机床与液压. 2023, 51(1): 166-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.028

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  以某型航空高转速轴向柱塞泵为研究对象，在考虑滑靴柱塞组件往复运动惯性效应下，分析转速对斜盘力矩及斜盘合力作用点轨迹的影响规律。结果发现：随转速增大，在绕斜盘变量方向，斜盘交变力矩使斜盘倾角向增大方向偏移，逐渐不再过零，且力矩峰值呈指数规律增大；转速对绕其他两坐标轴方向斜盘力矩的影响不大；斜盘合力作用点轨迹随转速升高向斜盘平面下死点区域移动，转速增大有助于斜盘向排量增大方向运动且有利于减小斜盘因力矩交变过零引起的振动。
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  基于RFID分层式矩形微带天线的机床金属裂纹检测研究

  陈岚, 柏书剑, 马正德, 刘路易

  机床与液压. 2023, 51(1): 171-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.029

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  提出新型RFID分层式矩形微带天线，用于机床金属结构的裂纹检测研究。使用HFSS仿真软件模拟金属结构的裂纹长度、宽度、相对位置和相对角度的变化情况，并研究金属裂纹变化与分层式矩形微带天线的谐振频率的关系模型，最终达到使用微带天线监测机床金属结构安全性状况的目的。分层式矩形微带天线有两个谐振频率, 分别为f₀₁=1.72 GHz和f₁₀=2.53 GHz，通过监测谐振频率的偏移情况，可以达到监测金属结构裂纹长度、宽度、相对位置和相对角度的变化情况。由仿真结果可知，设计的分层式RFID矩形微带天线能够很好地监测机床金属结构的裂纹变化情况。
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  矩形窗口球阀流体控制性能研究

  杨恒虎, 刘柏圻, 廖静, 王伟波

  机床与液压. 2023, 51(1): 177-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.030

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  针对国内球阀适用工况少的现状，提出矩形窗口球阀，并采用有限元仿真分析方法，获得口径为DN50、窗口宽度为25 mm的矩形窗口球阀阀内流体的速度分布、流线分布及压力分布，分析其流场控制性能。此外，还分析了不同窗口宽度的矩形窗口球阀的流通面积变化规律和流量控制性能。分析结果表明：矩形窗口球阀在开启过程中形成的“S”形流道，实现了两级降压，扩大了压力控制范围；在流量控制方面，其控制性能与流通面积的变化规律呈现相关性与差异性，多数宽度的窗口球阀呈现等百分比特性，且流量变化率随窗口宽度的增加而增大；但也有少数小宽度的窗口球阀呈线性特性。
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  截割部升降油缸负载口独立控制研究

  关锋, 季清华

  机床与液压. 2023, 51(1): 183-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.031

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  针对传统掘进机截割部液压系统控制自由度低、背压高、灵活性差等问题，采用负载口独立控制技术对截割部升降油缸进行控制，实现升降油缸压力、速度独立控制。介绍截割部升降油缸负载口独立控制液压系统设计思路，提出了基于升降油缸2种工作状态的独立控制策略；其次，利用AMESim和MATLAB软件搭建了截割部机械-液压-控制联合仿真模型，通过对升降油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真、正弦控制仿真以及工况切换控制仿真，验证了升降油缸负载口独立控制液压系统及其控制策略的有效性。
故障诊断与可靠性
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  基于CEEMD航空液压管路故障诊断方法研究

  崔芷宁, 于晓光, 孙杰, 于喜金, 冉子晴, 张小龙

  机床与液压. 2023, 51(1): 189-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.032

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  航空液压管路是飞机液压系统的重要组成部分，为了对其早期故障进行准确识别及预测，针对航空液压管路中早期微弱故障振动信号进行研究，利用自适应白噪声完备总体经验模态分解方法将信号分解为多个分量，搭建ResNet网络结构，并将获得的分量输入到深度残差网络(ResNet)进行训练测试。实验结果表明：CEEMDAN-ResNet模型故障识别率可达99.78%，故障预测训练迭代到1 200次时，准确率将会达到99.5%左右并持续稳定，验证了所建立的CEEMDAN-ResNet模型对航空液压管路早期故障识别与预测的准确性、可行性。
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  基于RF-DGRU-SA的涡扇发动机剩余寿命预测

  马鸣风, 王力

  机床与液压. 2023, 51(1): 196-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.033

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  针对涡扇发动机在退化过程中机制复杂、状态检测数据维数过高等问题，提出一种随机森林(RF)和基于自注意力机制(SA)深度门控循环单元(DGRU)相融合的涡扇发动机剩余使用寿命(RUL)预测方法。利用RF算法确定重要度阈值实现特征筛选。将筛选出的特征输入DGRU-SA模块，通过多层GRU神经网络挖掘出相关特征与目标值之间的隐藏信息，利用SA神经网络为隐藏信息添加不同大小的权重。最后，利用全连接层输出预测结果，采用CMAPSS数据集进行实验验证。结果证明：与传统的多层感知机、卷积神经网络、长短时记忆等方法相比，所提出的融合模型误差更小，具有良好的预测精度和稳定性。
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  基于改进的CEEMDAN和CHDE的往复压缩机气阀故障诊断

  宋美萍, 王金东, 赵海洋, 李艳春

  机床与液压. 2023, 51(1): 202-207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.034

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  由于往复压缩机的振动信号具有非线性非平稳性的特点，为进一步提高故障识别率，提出对自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)进行改进并与复合层次散布熵相结合的往复压缩机气阀故障诊断方法。利用正交性为指标选择最佳模态函数，有效提高了CEEMDAN对非平稳性信号的分解精度，减少噪声残差；采用峭度作为评价指标对分解后的IMF分量进行筛选并重构信号，求解重构信号的复合层次散布熵，提取故障特征向量；利用支持向量机进行分类识别。试验结果验证了该方法的有效性和优越性。
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  基于MCKD和峭度的液压泵故障特征提取

  何庆飞, 王旭平, 李禹生

  机床与液压. 2023, 51(1): 208-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.01.035

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  液压泵早期故障信号具有非平稳性、强背景噪声、弱故障特征特点，故障特征难以有效提取。为此，提出基于自相关分析与最大相关峭度解卷积算法的齿轮泵故障特征提取方法，利用MCKD算法对采集信号去噪处理，增强信号中的原始冲击成分，提高信号的信噪比；基于峭度(或峭度绝对值，或峭度平方值)的特征信息提取方法，来度量机械信号的非高斯性程度，以表征机械设备的运行状态信息。试验结果证明：所提方法能够有效提取液压泵故障信号中的特征信息。