2023年, 第51卷, 第10期　
刊出日期：2023-05-28
  

  • 全选
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    试验与研究
  • 锥台工件点云拟合算法研究
    王佳裕, 李培波, 赵言正
    机床与液压. 2023, 51(10): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.001
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    针对不完整锥面工件模型拟合问题背景，为了解决大量点云数据的标准几何模型拟合问题，提出一种基于遗传算法的锥面点云数据拟合算法：通过随机选取拟合模型采样点，用点云数据点-标准模型采样点的距离计算替代点云数据点-标准曲面模型的距离运算，提高计算效率同时保留点云细节特征；通过对点云数据建立Kd-tree索引提升标准模型采样点距离检测效率；通过遗传算法迭代搜索拟合模型参数，并通过变数据量、变拟合精度等方法改进遗传算法的搜索效率。经实验验证：采用该算法可有效提升部分锥面工件拟合的匹配精度，误差范围±0.5 mm，且对于大量点云数据的处理效果良好。
  • 基于动网格技术的沙疗床优化设计与研究
    王琰, 居来提·买提肉孜, 魏鹏
    机床与液压. 2023, 51(10): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.002
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    市面上沙疗床存在温度分布不均匀等问题，对其进行传热优化，增加搅拌功能，增强沙子的热对流效果。基于计算流体力学和动网格技术，建立搅拌传热的抽象模型，分析出不同加热条件下，沙子流场和温度场的具体情况，探究沙体温度变化规律和热对流效果。为验证模拟计算的温度场结果，设计实验方案并搭建实验平台和传动系统，完成不同加热条件的实验。结果表明：搅拌传热可以增强热对流效果，减少局部热量堆积；搅拌轴在沙体的中间层安装得越密集，对沙子传热的热对流增强效果越好，加热后得到的温度场分布越均匀。
  • 基于响应曲面法的MQL辅助切削钛合金的工艺参数优化
    徐立军, 周海安, 蒲业壮, 孟建兵, 董小娟, 李红梅, 于浩洋
    机床与液压. 2023, 51(10): 13-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.003
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    为了提高切削质量，减少刀具磨损，采用响应曲面法对最小微量润滑辅助切削的主要工艺参数进行优化。以钛合金TC4为切削对象，把工件表面粗糙度和刀具磨损作为评价指标，采用Minitab设计切削速度、进给量、喷射压力三因素的Box-Behnken试验。利用方差和拟合残差概率分布分析三因素的显著性及交互作用，并结合试验检验所建表面粗糙度和刀具磨损二阶响应预测模型的有效性。响应曲面法优化后的最佳工艺参数为切削速度25 m/min、进给量0.103 mm/r、喷射压力0.1 MPa，此时得到的表面粗糙度和刀具磨损量分别为1.195、151.9 μm，与预测值的误差分别为5.1%、2.91%。说明基于响应曲面法的微量润滑辅助切削钛合金表面粗糙度和刀具磨损量预测模型准确有效。
  • 基于PMAC的数控铣齿机双电机消隙技术研究
    赵剑峰, 郑君民, 闫奎升, 陈绍春
    机床与液压. 2023, 51(10): 19-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.004
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    螺旋锥齿轮铣齿机在数控加工过程中经常出现冲击和振荡等现象，严重影响齿轮加工精度。研究发现伺服传动系统中存在的齿隙非线性问题对铣齿机的加工精度、可靠性和稳定性有较大影响。通过比较消除齿隙方法，提出一种基于PMAC运动控制器的铣齿机传动系统双电机消隙方法。对双电机消隙的基本原理以及消除间隙的过程进行分析，并且根据双电机消隙原理设计试验流程；搭建基于“IPC+PMAC运动控制器”的双电机驱动应用系统，并在PMAC IDE中进行相关配置；最后基于上、下位机结构配置的数控系统试验装置，进行试验验证。试验结果表明：所提方法能够有效抑制齿隙非线性的干扰、提高系统的稳定性，证明所提双电机伺服消隙方案的可靠性。
  • 自适应大流量安全阀的流固耦合分析与保压实验
    高宇龙, 姚丽英, 张占东, 张榕慧, 郭开玺, 张品, 郝佩儒, 石转转
    机床与液压. 2023, 51(10): 25-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.005
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    为提高自适应大流量安全阀关键零件的可靠性及寿命，利用UG软件建立自适应大流量安全阀关键零件的三维模型，并借助ANSYS Fluent软件对其进行了网格划分，通过单向流固耦合分析得到了一级锥阀、二级差动阀芯等关键零件的应力、应变云图；为进一步研究自适应大流量安全阀的低压密封性，利用ZF-2WG液压支架阀综合实验台对其进行了6、14 MPa 2种不同压力的打压实验。仿真及实验结果表明：一级锥阀的锥面附近区域为应力集中区域，锥尖附近区域为应变集中区域；二级阀芯4个阻尼孔靠差动腔侧的出口处为应力集中区域，二级阀芯外环形差动腔接触流体区域为应变集中区域；通过操作控制P口压力为6、14 MPa，保压时间为120 s，压力值基本保持在设定值，保压效果非常理想。
  • 面向智能制造的数字化检测车间构建关键技术
    屈力刚, 黎鑫, 张丹雅, 盛莉
    机床与液压. 2023, 51(10): 31-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.006
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    数字化车间是将智能识别技术与柔性制造技术、生产组织系统以及其他管理系统的信息进行高度集成，构成具有自动化性质和综合信息流的集成制造系统。针对国内航空发动机零部件检测车间相关设施不完备、数字化程度不高的问题，研究数字化检测车间的构建需求，提出面向智能制造的数字化检测车间总体架构和构建的关键技术，为相关企业规划和建设数字化检测车间提供可参考的方向和依据。
  • 低压汽轮机电液调节系统内部流道阻力研究
    高军霞, 吴凤和, 唐军
    机床与液压. 2023, 51(10): 35-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.007
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    低压汽轮机电液调节系统中的保安集成块内部流道阻力直接影响到先导油压的动态泄压品质。通过CFD仿真分析了保安集成块内部的三种π形流道模块单元、T形正交与非正交流道模块单元以及直角交叉兼具突扩特征的流道模块单元的流动机制，对比各自的流量-压力损失特性，提出一种简易预测集成块复杂流道阻力的方法。结果表明：在直角转弯流道中，适当增大液流流动的曲率半径，可减小压力损失；同等流量下，直角交叉兼突扩特征的流道模块单元压力损失最大。
  • 船舶压力管路瞬变流特性研究
    张亚东, 吴猛猛, 赵冬冬
    机床与液压. 2023, 51(10): 42-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.008
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    船舶液压系统、纵倾平衡系统等压力管路输送液体结束后，阀门突然关闭，管道内常伴随瞬变流现象并产生强烈的瞬态噪声，这种现象对船舶稳定安全航行、船员舒适生活都较为不利。船舶压力管路内的瞬变流现象以纵倾平衡系统调水过程中的水锤最为突出，因此，基于纵倾平衡系统运行原理，搭建船舶纵倾平衡系统试验台，并进行水锤现象的影响规律试验。试验结果表明：该试验台可有效模拟船舶纵倾平衡系统调水过程的水锤现象，并得到调水压力、阀门驱动压力、管道约束方式、FFT分析等方面对水锤现象的影响规律。
  • SiC/GFRP复合装甲超声辅助制孔技术研究
    刘锋, 刘子文, 郑雷, 孙晓晗, 董香龙, 韦文东
    机床与液压. 2023, 51(10): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.009
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    针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题，对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究，通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数，探究钻削力的变化。结果表明：提高主轴转速或降低进给速度，可有效减小钻削轴向力；超声振动辅助提高了制孔表面完整性，能显著改善制孔质量。
  • 摇板造波机白噪声波生成方法
    胡祝兵, 毕兆岩
    机床与液压. 2023, 51(10): 54-59,108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.010
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    为了更简便地生成白噪声波，并探究生成白噪声波所需控制参数的变化规律，提出一种基于摇板造波机的白噪声波生成方法，研制了相应的转阀控制式摇板造波机实验平台，并建立了造波系统数学模型。通过求解数学模型，得到生成白噪声波所需的控制参数，探讨控制参数变化规律。进一步地，依据所求得的控制参数，开展了白噪声波浪生成实验，通过改变组成波波幅及频率，生成了能量谱密度不同的3种白噪声波。研究结果表明：白噪声波可分解为一系列等波幅不同频率的组成波，且生成白噪声波浪的平均能量谱密度与组成波波幅呈正相关变化。
  • 电静压系统用内啮合齿轮泵脉动试验与分析
    田艳全, 张玉强, 郝伟一, 郭昊宇
    机床与液压. 2023, 51(10): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.011
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    直线共轭内啮合齿轮泵因效率高、噪声低，在电静压系统中应用越来越广泛，尤其是在振动噪声要求苛刻的舰船领域。究其原因，先从理论上得出泵出口流量波动和压力脉动的计算方法，即得到泵源流量脉动Qs和泵源阻抗Zs这两个特性值的方法，并用MATLAB编译数据计算处理程序。搭建试验平台，采集数据，按照理论方法测试并分别计算了不同工况下泵出口的实际流量波动量和压力脉动量。汇总各工况数据并分析得出：测试平台合理，测试计算所得数据可信；同一频谱图里，电机泵基频幅值远大于泵齿基频幅值；不同工况下测试得出内啮合齿轮泵基频及其倍频对应的流量波动量和压力脉动量的变化趋势，具体量值均较小，适合用于静音系统中。
  • 4~5 MW风力发电机组增速箱轴承试验机研制
    秦永晋, 王春月, 黄伟, 付力扬
    机床与液压. 2023, 51(10): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.012
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    为验证4～5 MW风电增速箱轴承性能，研制一台轴承试验机。该试验机可以通过载荷谱控制轴承旋转方向、转速、承受的轴向和径向载荷以及润滑油流量来模拟轴承实际工况，并使用测量轴承振动和温度的方法来侧面反映轴承的实时状态。使用变频器控制变频调速电机使轴承变速变向，液压比例伺服阀可变精准加载，润滑比例流量阀调整润滑油流量，铂热电阻温度传感器测量轴承温度，加速度传感器配合振动采集模块测量轴承振动。试验机可以通过加快轴承转速和增大轴承载荷的方法，只需要普通寿命试验几十分之一的时间就足以完成强化寿命试验。通过50 000 min的测试，试验机运行平稳、可靠性良好，数据正常，达到了设计目的。
    • 设计与开发
  • 基于位移协调控制的液压式压裂泵流体脉动抑制研究
    杨波
    机床与液压. 2023, 51(10): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.013
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    针对液压式压裂泵多液缸输出流体脉动问题，分析液压式压裂泵脉动产生机制，在此基础上提出基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法，根据样机参数建立仿真模型，并在输出压力为55 MPa的工况下验证了仿真模型的正确性。在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下进行仿真。理论和仿真结果表明：基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法，通过实时检测各液压缸内柱塞的位移，一缸柱塞即将到位的信号除了控制自身减速停止外，还要控制另外一缸柱塞启动加速，使得两缸柱塞的减速和加速过程互相重叠，实现了液缸柱塞的强制有序换向，可显著抑制流量和压力脉动；在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下，输出流量脉动从25.45%降低到11.55%，输出压力脉动从46.58%降低到21.93%。
  • 液压伺服系统的变论域自适应模糊控制
    陈思汉, 殷玉枫, 张锦, 李正楠, 王嘉誉, 柴晓峰
    机床与液压. 2023, 51(10): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.014
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    针对液压伺服系统的参数不确定性和高度非线性等问题，提出一种变论域自适应模糊控制方法。设计一种自适应律，利用不同时刻反馈回来的误差信息在线调整控制系统参数，实现实时自适应调整，避免了传统模糊控制过度依赖模糊控制规则的问题；基于自适应模糊控制系统，将系统误差及误差变化率作为输入，伸缩因子参数作为输出，提出伸缩因子自调整函数，达到对液压伺服系统高精确高响应的控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明：变论域自适应模糊控制方法有效提高了轨迹的跟踪速度和跟踪精度。
  • 基于LabVIEW的贮箱多余物检测系统研究及应用
    刘文婧, 刘慧, 王少锋, 李浩宇
    机床与液压. 2023, 51(10): 84-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.015
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    贮箱是大型机械设备中必不可少的部分，其内部铁屑、焊渣等多余物检测的问题有待解决。为实现贮箱内多余物的智能检测，通过时间反转原理的聚焦算法，利用LabVIEW和MATLAB联合编程，设计集数据采集、分析、处理及声发射源定位于一体的LabVIEW软件平台贮箱多余物检测系统。该系统可以有效判断贮箱内多余物的有无及定位，将声发射源的定位以强度图显示。经过多次试验，定位误差控制在5%以内，满足工程需要。
  • 基于ROMAX的斜齿轮齿面修形优化设计
    张宇航, 刘康, 谢光玉, 张智超
    机床与液压. 2023, 51(10): 89-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.016
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    针对建筑用施工升降机减速器输出轴齿轮出现齿面偏载而导致振动噪声过大的现象，以某建筑用施工升降机为研究对象，考虑综合因素对输出轴斜齿轮副偏载现象的影响，通过理论计算确定修形量范围，然后基于ROAMX用全因子法以齿向修形量、螺旋线修形量及齿顶修缘量为设计变量，以齿面接触载荷分布系数和齿根弯曲载荷分布系数为优化目标进行参数优化设计，经计算得到最佳修形量组合结果。对修形后的齿轮进行动力学仿真分析，结果表明：经过修形的齿轮齿面接触载荷和齿根弯曲载荷分布更均匀，齿面最大单位长度载荷降低了58.2%。对修形后的齿轮动力学性能进行评估，结果表明：修形后的齿轮传动误差激励减小了75.5%，箱体表面的加速度响应最大降低了47.8%。
  • 双定子式液冷缓速器设计与试验
    张凯, 尚会超, 许靖, 牛继高, 丁舟波
    机床与液压. 2023, 51(10): 95-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.017
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    针对液力缓速器结构复杂、电涡流缓速器制动力矩热衰退严重等问题，提出一种双定子式液冷缓速器结构。运用磁路法对电磁场模型进行计算，运用有限元法分别对电磁场强度分布、气隙磁通密度以及制动特性进行分析，获取影响制动力矩的因素。利用有限体积法对缓速器瞬态热场和流场进行耦合分析，得出制动生热模型。设计了2 400 N·m缓速器样机并进行台架试验，测试结果与数值分析结果的误差在5%以内。在1 500 r/min时制动力矩可达2 520 N·m，满足重载车辆制动需求。
  • 一种液压驱动空调系统的优化设计
    周晶, 滕建全, 李西德, 曾献勇, 张国勇
    机床与液压. 2023, 51(10): 100-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.018
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    针对某型汽车起重机上车液压空调系统易出现驱动压缩机皮带瞬间断裂、马达油封漏油及换向电磁阀线圈烧蚀等故障现象，通过对普通二通插装阀结构改造，优化设计了一种液压驱动空调系统。经试验，改进后的系统方案能满足其使用要求，适用性更强，能进一步降低液压马达的开启缓冲。市场应用表明：空调压缩机皮带使用寿命明显延长，未出现瞬间皮带断裂和电磁阀线圈烧坏故障。
  • 基于电增压协同的液力变矩器流量输出研究
    宋秦中, 张良
    机床与液压. 2023, 51(10): 104-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.019
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    液力变矩器受到内部流场影响很难选择正确参数，导致输出结果误差较大。针对该问题，提出采用电增压协同技术来分配或规划电动涡轮机的功率，以协调发动机独立工作时的抛物线负载和恒力矩负载，从而得到液力变矩器输出流量精确结果，即通过分配或规划电动涡轮机功率，使车辆发动机的动力性能最优。与普通增压技术的对比实验结果表明：采用电增压协同技术，变矩器输出流量与理想情况下数值最大误差仅为0.01 m3/s，输出结果准确，能够为汽车稳定、高效行驶提供技术支持。
  • AUG浮力调节系统微型轴向柱塞泵的设计与仿真
    王聪, 邓斌, 何栋, 廖建宇
    机床与液压. 2023, 51(10): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.020
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    为了满足AUG低能耗、长续航和高控制精度的要求，其浮力调节系统一般由柱塞泵驱动。针对该设计需求设计一款采用联合配流方式的新型微型轴向柱塞泵，其排量0.03 mL/r，额定工作压力25 MPa。利用AMESim软件建立仿真模型。仿真结果表明：所设计的AUG浮力调节系统用微型轴向柱塞泵在额定工作条件下容积效率可达到96%，且质量仅为100.2 g，具有较好的工程应用前景。
  • 基于CFD的可调速气压传动回路设计
    张雷
    机床与液压. 2023, 51(10): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.021
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    通过对比液压传动和气压传动的优缺点，并结合系统指标要求，选择气压传动系统为研究对象。由于气体的可压缩性，气压传动实现慢速动作难度较大，常规的方法是采用单纯排气节流，气缸会产生比较明显的“爬行”现象。可调速气压传动回路采用充入背压加排气节流技术，应用CFD技术建立了高压气动阻尼排气仿真模型，确定了阻尼特性，通过试验最终确定了排气阻尼器的孔径，改善了低速“爬行”现象，实现了高压气动慢速平稳运动。该可调速动力系统能够实现某机载投放装置的快、慢速伸出和快、慢速收回。
  • 一种兼顾搅拌摩擦焊及数控加工的主轴结构研究
    许荆波, 朱钢, 梁伟明, 蒋文潇, 赵岩, 王旭
    机床与液压. 2023, 51(10): 119-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.022
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    搅拌摩擦焊技术目前已成功跨出试验研究阶段，发展成为可以替代熔焊技术的工业化实用固相连接技术，广泛应用于高铁、航空航天及管道焊接加工中，展示出显著的技术优势和经济效益。设计一种采用伺服电动缸驱动的回抽式搅拌摩擦焊主轴结构，能够在匹配搅拌摩擦焊加工工艺的前提下，经过简单改造将设备转变成数控加工中心主轴，大幅扩展了设备的应用范围，转变灵活，节约了大量的设备采购成本。
    • 建模与仿真
  • 多路阀主阀芯不同节流槽对其稳态液动力的影响
    曹文斌, 史有程, 牛壮, 刘玄, 侯宝宝
    机床与液压. 2023, 51(10): 124-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.023
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    针对工程机械用多路换向阀在不同工况下稳态液动力过大或不稳定导致滑阀卡滞，从而影响执行机构的可靠性和安全性，以某型号工程机械多路阀为例，设计矩形、半圆形、U形、2U形4种形式节流槽口的阀口，通过Fluent数值模拟研究在不同阀口开度下的流场特征并确定射流角，根据流场计算结果，搭建不同结构节流槽的滑阀模型，分析节流槽口结构形式对阀芯稳态液动力的影响。研究结果表明：随着阀芯节流槽口逐渐开大，矩形、U形、2U形节流槽阀芯所受稳态液动力变化平稳；当阀芯采用U形节流槽时，其单位节流面积受力变化幅度较大，但阀口稳态液动力仍能保持稳定；半圆形节流槽阀芯所受稳态液动力相对不稳定，梯度较大。
  • 基于偏差组合专家PID的过渡包内压力智能控制
    刘咸贺, 田建艳, 李博, 李志恩, 郭振
    机床与液压. 2023, 51(10): 129-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.024
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    针对超薄非晶合金生产过程中过渡包内压力波动较大时会引起超薄非晶合金厚度不均匀且过渡包内压力受多种因素影响，常规PID控制效果不佳的问题，提出一种基于偏差组合专家PID的控制策略。分析过渡包内压力影响因素，提出一种自适应粒子群算法，用于优化BP神经网络的权值和阈值，构建过渡包内压力预测模型，得到过渡包内压力预测值，计算预测偏差；由设定值和测量值得到压力测量偏差，并将预测偏差和测量偏差通过权重因子进行组合；最后采用偏差组合后的专家控制器，在线调整PID系数，实现基于偏差组合专家PID的过渡包内压力控制。以某钢厂实际生产数据进行研究，结果表明：提出的控制方法上升时间小于30 s，超调量小于1%，稳态误差小于0.05 kPa，且可以稳定地跟踪过渡包内压力设定曲线，跟踪误差小于0.05 kPa，满足现场生产要求。与其他算法相比，该方法的控制效果更好，可用于超薄非晶合金生产过程中过渡包内压力控制。
  • 轨道式铁钻工旋扣钳动态特性分析
    易先中, 张仕帆, 万继方, 陈辉, 陈志湘, 邓志勇, 贺东旭
    机床与液压. 2023, 51(10): 137-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.025
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    旋扣钳是轨道式铁钻工的重要组成部分，其受力和运动特性对整机性能有重要影响。提出一种新型轨道式铁钻工旋扣钳，建立旋扣钳力学模型，利用ADAMS软件对其进行力学特性分析。随后，利用机构的结构分析与综合方法对旋扣钳关键铰点进行运动学分析。研究结果表明：旋扣钳在旋扣过程中的接触力与驱动力均在允许范围内，证明旋扣钳结构设计的合理性；建立旋扣钳关键铰点的位移方程、速度方程以及加速度方程，继而得到偏转角α2的活动范围为5°～76°、α3的活动范围为14°～85°以及α4的活动范围为0°～65°。
  • 科氏力对硬涂层整体叶盘振动特性的影响分析
    杨铮鑫, 郑伟, 孙荣城, 党鹏飞
    机床与液压. 2023, 51(10): 143-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.026
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    以某航空发动机整体叶盘简化模型为研究对象，对叶片表面涂覆NiCrAlY硬涂层，建立硬涂层整体叶盘有限元模型。针对不同工况下仅考虑离心力影响和同时考虑科氏力和离心力影响的2种情况，进行模态分析，研究离心力和科氏力对不同转速下硬涂层整体叶盘模态特性的影响，并讨论硬涂层对整体叶盘系统固有特性的影响；最后，根据计算得到的固有频率，得到2种不同载荷下的坎贝尔图，求得硬涂层整体叶盘发生共振时的危险转速。结果表明：转速越大，固有频率值升高，科氏力对频率特性影响越大；硬涂层对整体叶盘结构的频率影响较小，硬涂层削弱了科氏力的影响；对于高速旋转的整体叶盘系统，科氏力影响显著，工程计算时不可忽略。
  • 海洋平台张力释放绞车锚泊定位系统研究
    姜飞龙, 柴大霞, 李庆伟, 李心雨, 曹坚, 柳民
    机床与液压. 2023, 51(10): 149-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.027
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    以海洋平台锚泊系统为研究对象，设计张力释放绞车的机械机构与液压系统，计算张力释放绞车关键零部件参数并选型。推导基于储缆绞车减张力释放装置液压马达转角、力矩传递函数，以及锚泊系统多台绞车协调位移-力特性，采用微分先行PID控制策略结合MATLAB仿真，分析储缆绞车对减张力释放装置液压马达转角、力矩控制的影响，多台绞车的位移-力的输出特性。仿真结果表明：储缆绞车对张力释放装置的阶跃信号转角控制、正弦信号力矩控制影响较小，但张力释放装置则极大地减少了外力对储缆绞车的冲击。不同的阶段各系泊绞车主次切换，可实现对船舶或者潜器位置控制。
  • 集成缓冲装置的电静压作动器阻尼特性研究
    林自旺, 张朋, 李正香, 张春龙, 薛婵, 郝伟一, 冯伟
    机床与液压. 2023, 51(10): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.028
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    针对挂架投放机构的稳定作动需要，提出电静压作动系统方案，设计端部闭式缓冲结构结合节流阀的复合阻尼调节方案，建立复合阻尼系统的数学模型，仿真分析投放机构投放物体过程中，复合阻尼结构参数对作动器位移、速度、阻尼力的影响。结果表明：作动器到位缓冲能力与电磁阀及节流阀的节流孔大小成正比，缓冲结构的环形缝隙的偏心程度及闭式容腔的体积对作动器的阻尼性能影响较大，环形缝隙主要影响阻尼力二次峰值，闭式容腔的体积主要影响阻尼力的过程累积能量转化量。
  • 闭式柱塞泵V形减振槽配流空化特性分析
    刘浩, 齐国宁, 王峥嵘
    机床与液压. 2023, 51(10): 161-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.029
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    以某型闭式高压柱塞泵为对象，建立配流盘和缸体零件的三维模型，利用PumpLinx软件进行网格划分和计算模型的选择，对采用V形槽配流结构的闭式柱塞泵进行了全流场仿真计算，分析其配流空化特征，并与耐久性试验后缸体表面的空蚀破坏情况进行对比分析，得出采用V形槽配流结构的闭式柱塞泵配流空化产生和空蚀破坏的机制。
  • 潜孔钻机防卡钻控制及AMESim防卡钻系统仿真
    刘治明, 王毅, 潘宏达
    机床与液压. 2023, 51(10): 166-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.030
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    分析潜孔钻机工作过程及卡钻原理可知，钻机防卡钻系统是工作中关键的一种控制技术，卡钻不仅影响工作效率，而且对钻机也有所损害。通过卡钻分析建立AMESim卡钻系统动态仿真模型，获取卡钻过程中压力特性曲线，分析实际卡钻过程下的压力特性曲线。结果表明：控制系统在工作中达到正常回转压力最大值时，防卡钻控制系统自动启动，控制电磁阀换向达到提升钻杆防卡钻的目的，验证了防卡钻控制系统的可行性与操作性。
  • 并联式机液作动系统力纷争分析研究
    雷培, 张亚斌, 王奕丁
    机床与液压. 2023, 51(10): 170-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.031
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    并联式作动系统存在的力纷争会使飞机主控舵面主承力结构发生扭曲变形，降低舵面的疲劳寿命，甚至折断舵面，影响飞行安全。以并联式机液作动系统为研究对象，对其物理结构进行深刻剖析，建立系统力纷争的仿真模型，研究单个影响因素以及组合影响因素对系统力纷争的影响情况，找出系统力纷争的主要影响因素，提出减缓纷争力的方法。研究结果表明：并联式机液作动系统中主控阀流量增益和阀口遮盖量对系统力纷争的影响较大，证明了敏感因素组合情况下通过主控阀设计和选配来减缓纷争力的可行性。
    • 综述与分析
  • 蠕墨铸铁加工研究现状
    陆陆, 艾晓南, 谭俊, 牛宇生, 马伟, 丁泽, 何宁, 郝秀清
    机床与液压. 2023, 51(10): 176-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.032
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    蠕墨铸铁因为其优秀的力学性能越来越多地被应用在工业当中，特别是在汽车工业中制造高性能和轻质量的柴油发动机方面，已经成为替代灰铸铁的理想材料。然而，蠕墨铸铁优秀的力学性能，使得蠕墨铸铁加工成为一个难题，加工过程存在速度过快刀具过早失效或速度过慢表面质量不达标等问题。基于存在的问题和目前的研究进展，综述了蠕墨铸铁切削机制、内部成分、切削刀具等对加工蠕墨铸铁的影响，并进一步对刀具角度、表面涂层、切削参数、冷却方法等研究进行了介绍，指出了蠕墨铸铁的未来研究方向和发展趋势。
  • 精密齿轮传动RV减速器研究现状
    贾吉帅, 周建星, 曾群锋, 崔权维, 张荣华, 魏征
    机床与液压. 2023, 51(10): 189-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.033
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    RV减速器因具有传动精度高、回差小和寿命长等优点，被广泛应用于精密机械系统中。梳理了国内外RV减速器的研究现状，展示了RV减速器传动误差、回差、扭转刚度、磨损寿命和加工工艺方面研究成果，分析对比国内外现阶段RV减速器产品性能，发现国产产品在精度保持性和产品一致性方面与国外仍存在差距。最后从研究层面对国内RV减速器的发展提出了针对性建议。
  • 碳纤维复合材料液压缸筒体研究进展
    洪锦放, 张雄军, 袁金, 冯彬彬, 孟宪慧
    机床与液压. 2023, 51(10): 197-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.034
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    碳纤维复合材料具有轻质、高强等优异性能，被广泛应用于机械设备当中，液压系统中液压缸质量是制约其效率的主要因素之一，液压缸主要由缸筒体、活塞杆和密封结构组成，其中质量减轻最为关键的部件是液压缸筒体，为此液压缸轻量化技术主要通过碳纤维缠绕成型制作液压缸筒体实现，随后与其他部件装配构成碳纤维复合材料液压缸。综述国内外金属/非金属内衬式筒体、全复合材料液压缸筒体最新研究进展，分析国内外碳纤维液压缸筒体的特点；其次对碳纤维液压缸筒体成型工艺进行分析，说明工艺参数(缠绕角度和缠绕张力)对产品性能的影响；最后指出液压缸轻量化最终的发展方向。
    • 故障诊断与可靠性
  • 基于时域和谱峭度特征融合及指数模型的滚动轴承RUL预测
    孙丽, 赵俊杰, 袁春元, 彭展, 周宏根, 任小蝶, 李磊
    机床与液压. 2023, 51(10): 203-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.035
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    滚动轴承剩余使用寿命(RUL)预测对保障旋转机械设备平稳运行意义重大。针对时域特征预测精度波动大、数据利用率低等问题，提出一种基于时域和谱峭度特征融合及指数模型的滚动轴承RUL预测方法。从时域和谱峭度提取信号的特征进行平滑处理并基于单调性尺度排序，从而选取优势特征通过主成分分析(PCA)构建健康指标。然后，通过3σ准则确定退化点后对数据再处理。最后，基于贝叶斯理论和极大似然函数估计指数退化模型的参数来预测轴承每时刻的RUL，采用XJTU-SY数据集验证所提方法的有效性。结果表明：所提方法可根据当前观测轴承进行小样本数据潜在信息的挖掘，并能在强噪声背景下准确地表征非平稳信号的退化过程，提升RUL预测的精度。
  • SVD-LESE在滚动轴承微弱故障识别中的应用研究
    韩春福, 李明哲, 郭栋, 李龙龙, 毛玉鹏
    机床与液压. 2023, 51(10): 210-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.036
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    矿用电机运行过程中环境噪声强且复杂，其滚动轴承的早期故障特征容易被淹没。提出一种有限包络谱熵(LESE)引导的振动信号奇异值分解方法，用于滚动轴承早期故障特征提取。根据待分解信号中频率和奇异值之间的对应关系，将对应同一振动信号成分的奇异分量进行累加作为一个信号子分量进行输出；提出LESE用来解决轴承微弱故障信号经SVD处理后故障敏感信号分量的筛选；最后通过对故障敏感信号分量进行包络谱分析从而确定滚动轴承的故障类型。实验结果表明：上述方法能够实现对轴承早期故障特征提取，有利于及时发现轴承问题，避免设备进一步劣化。
  • 基于时频熵特征实现异步电机机械故障诊断
    包恒玥, 张英豪, 盛健, 王锋, 彭曼, 史钰潮
    机床与液压. 2023, 51(10): 215-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.10.037
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    针对异步电机机械故障发生概率高且缺乏有效识别方法的现象，提出基于时频熵特征的支持向量机分类模型。通过搭建故障模拟平台，实现针对正常运转、动态偏心、不对中、基座松动以及轴承故障等多类型样本的振动信号采集，提取多维度的统计指标，并利用特征选择方法降低时间复杂度，以确保诊断的准确性和及时性，最后结合支持向量机进行模型训练，以完成故障诊断。实验结果表明：文中提出的方法，在已有的样本数据中准确度较高，一致性较好，整体方法实现简单。
机床与液压
Machine Tool & Hydraulics
ISSN 1001-3881
CN 44-1259/TH

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