数字液压技术发展概况及应用展望

随着计算机技术的发展,液压技术与传感器、微电子技术的结合已成为一种必然趋势。数字液压技术相比于传统液压技术,具有结构简单、控制精确、抗干扰能力强、更容易实现计算机控制等优点,在高端工程机械、国防军工、海洋装备、试验检测等领域具有广泛应用。结合应用需求,阐述国内外数字液压技术,介绍国内外数字液压元件及性能,分析数字液压技术发展趋势,为数字液压技术的发展提供参考。

液压装置在油田注汽锅炉上的应用

胜利油田注汽技术服务中心继续深化“渐进式提升”工程改造,通过技术改造提升设备本质化安全,其中液压技术改造得到了广泛应用。液压装置能够传递很大的力和力矩,单位功率重量轻,结构尺寸小,反应速度快,能自动润滑,使用寿命长,制造成本低,可以极大的减少人力的使用。因此,在活动注汽锅炉上进行了很多应用,主要包括液压支腿、液压尾部移位、液压转向车桥和液压翻转烟囱等。通过这些改造解决了活动锅炉搬迁转场前后过程遇到的费时费力、拆装困难、安全风险系数高、油区进井道路路况复杂等情况,实现了风险永久消量减级,切实把控了风险管理的关键,有效夯实了注汽服务的基础,为有质量、有效益和可持续发展提供了安全保障。

多泵切换对数字液压传动风力机工作特性影响的分析

多泵数字液压传动风力机可根据风速大小使相应排量液压泵参与工作,使液压风力机在整个工作风速范围内始终保持高效。但不同排量液压泵参与工作的切换会造成风力机液压传动系统流量发生突变并产生压力冲击,影响风力机工作特性和风轮对风能的吸收。在分析多泵数字液压传动风力机工作原理的基础上,对5 MW级多泵数字液压传动风力机的方案进行设计和AMESim仿真建模;进行恒定风速和变风速条件下液压泵工作切换的仿真研究,得到多泵切换时液压风力机的风能利用系数、液压系统流量、压力等工作特性的变化规律;搭建了5 kW风能能量多泵数字液压传递半实物仿真实验平台对仿真结果进行实验验证;研究结果为多泵数字液压传动风力机风能高效利用和稳定运行提供理论依据和技术参考。

基于LSTM-Informer模型的液压支架压力时空多步长预测

目前多步液压支架压力预测大多为单步液压支架压力的累计预测,单步累计次数越多,累计误差就越大,影响预测精度。针对该问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)-Informer模型的液压支架压力时空多步长预测方法。采用卡尔曼滤波消除液压支架压力数据中的振动噪声后,在工作面端部和中部各选取相邻的5台液压支架压力数据建立2个时空数据集(数据集1和数据集2),并对时空数据进行标准化预处理。将时空数据输入LSTM模型提取时空特征,并将提取的时空特征输入Informer模型的编码器,经过位置编码后利用多头概率稀疏自注意力来关注压力序列的变化特征,经过最大池化和一维卷积消除最终输出特征图的冗余组合。利用多头概率稀疏自注意力来关注压力序列的变化特征,将Informer模型的解码器改为全连接层,得到液压支架压力的预测结果。实验结果表明:与基于门控循环单元(GRU)、LSTM和Informer模型的预测方法相比,基于LSTM-Informer模型的预测方法在预测6,12,24步长液压支架压力时的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均最小;其中基于数据集1预测的6步长液压支架压力的RMSE分别降低了41.63%,49.74%,11.85%,MAE分别降低了41.75%,50.00%,12.00%;基于数据集2预测的6步长液压支架压力的RMSE分别降低了48.15%,59.86%,19.88%,MAE分别降低了49.87%,54.90%,13.16%。

面向混合动力汽车液压再生能量控制策略研究

针对混合动力汽车制动能量回收控制,提出了一种基于模糊Q学习的液压再生制动系统能量回收效率优化算法。建立了基于并联液压混合动力系统的汽车动力学模型,通过模糊Q学习法对汽车再生制动控制策略进行了优化。在此基础上建立了试验平台,验证液压再生制动仿真模型的准确性。与基于专家经验的模糊控制策略、动态规划算法相比,结果表明,经模糊Q学习算法优化的汽车节能率分别提高了9.62%和8.91%。

HFC型液压元件摩擦副摩擦学性能研究

为了研究液压元件在HFC型水-乙二醇液压液下的摩擦学性能,采用MFT-5000摩擦磨损实验机考察不同载荷和滑动频率下,3种液压元件常用材料(304钢球、ZrO2和Si3N4)和304不锈钢配副的摩擦磨损变化情况,并借助白光三维干涉仪对304钢的磨痕进行形貌分析。结果表明:在水-乙二醇液压液的润滑作用下,滑动频率对摩擦因数的影响比载荷更大,载荷对磨损体积的影响比滑动频率更大;在载荷为50 N、滑动频率为3 Hz时,ZrO2和304钢配副的摩擦因数和磨损体积均为最小,磨损机制以三体磨粒磨损为主。综合考虑,ZrO2/304钢配副在不同载荷和滑动频率下摩擦因数和磨损体积更加稳定,更加适合作为HFC型液压元件的摩擦副材料。

综采支架液压系统动态特性研究及改进设计

综采工作面液压支架工作中常存在支架初撑力不足、移架速度慢等问题,目前大多基于支架液压系统的稳态运行规律,采用增大泵站流量、降低压力损失等方案来解决,对液压系统动态特性的研究较少。建立了综采支架液压系统动力方程,理论分析了支架初撑力和移架速度相关的液压系统动态特性和乳化液管路系统的液压冲击特性,得出立柱或千斤顶的近似空载运行和长距离管路液压冲击是造成支架液压系统压力大幅下降波动的主要原因。揭示了支架液压系统液压冲击的发生机理为电液换向阀突然启闭和立柱触顶加压。通过现场实测数据和AMESim仿真验证了理论分析的正确性。提出了综采支架液压系统改进方案,在支架上设置多个蓄能器,新增液控单向阀和电液换向阀控制液压系统蓄能器在不同移架阶段的充放液方式,利用蓄能器的瞬时大流量特性和长距离管路液压冲击压力峰值产生的超压作用来提升支架初撑力。仿真结果表明,改进系统能够有效提高液压支架的初撑力和移架速度。

YPR2500型耐火砖自动液压砖机液压系统技术特点分析

液压系统是自动液压砖机的动力系统,应具备高效、快速、节能、稳定可靠、操作维护方便等特点。设计了YPR2500型耐火砖自动液压砖机液压系统,采用液压仿真对液压管路的布置、阀块内油道流场等进行仿真,优化阀块通道,以降低液压油流动的沿程阻力,减少节流损失等;采用流场仿真对充液系统的结构及主缸充液、排液过程进行仿真,优化充液结构,以提高液压油的弹性模量和使用寿命,提升压砖机的工作效率,降低能耗等。分析了YPR2500型耐火砖自动液压砖机液压系统的技术特点,便于用户对该压砖机液压系统功能有更深的认识,为压砖机的日常使用、维护保养等提供帮助,也为其他耐火砖自动液压砖机制造厂商的液压系统设计和优化提供参考。

不锈钢球形把手液压成型技术研究

基于四柱单动液压成型技术,其结构简单,设计一套液压传动系统。通过元器件和行程开关的配合来控制液压缸进给和退料速度。通过模具内水压的变化,进行液压成型来生产不锈钢球形把手。批量生产后,可得到合格的产品。

BS-1200型边坡清筛机旋转输送带液压系统设计改进

BS-1200型边坡清筛机用于轨道道床边坡道道砟清筛,具有道砟挖掘、输送、筛分、回填、污土输送、道床整形和轨枕清扫等作业功能,它能够把一侧或者两侧边坡挖掘出的道砟输送到筛分装置上,再把筛分后的道砟回填到边坡上。其液压系统结构复杂,调试困难,在使用和保养过程中也最容易出现故障,若不能及时处理故障,不仅影响作业任务,更会占用线路,影响其他货运、客运列车通行。现对边坡清筛机在使用过程中出现的问题进行分析和阐述,提出可行的改进方案。为尽量减少整车液压系统的改动,通过加装分流阀和改动部分液压管路,实现输送带改进设计后的功能,既满足了整车作业条件,又实现了列车作业的可靠性。

农机液压系统常见故障及应对

农业机械液压系统常见的故障包括液压泵故障、液压油质量问题、管路连接问题、阀门故障和液压缸故障。在使用农业机械液压系统时,应注意定期检查和维护,及时排除故障,确保其正常工作和性能。

液压系统压力异常故障诊断方法研究与应用

液压系统中油液在元件或管路中的流动情况,外界很难观察,可视性差,设备故障时,由于相关检测手段、检测仪器有限,为设备故障分析诊断带来一定难度。文章以液压系统维修经验为基础,总结了液压传动系统维修诊断的一般方法。

丘陵山地果园全液压遥控式履带动力底盘设计与试验

针对目前丘陵山地果园作业农用底盘整机体积大、行驶作业操作繁琐和通过性差等问题,结合丘陵山地果园开沟、除草和修剪等农艺管理环节的实际需求,设计了一款全液压遥控式履带动力底盘。首先,对动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述;其次,对前置挂载机构、行走系、变幅宽底盘、液压系统、遥控系统等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对整机进行了性能试验。试验结果表明:动力底盘在最小幅宽(1220 mm)和最大幅宽(1620 mm)的直线行驶偏移率分别为2.24%和2.2%,均满足相应国家标准(≤6%)要求。底盘的转向机动性能良好,最小幅宽原地转弯半径为905 mm,可适应丘陵山地果园相对狭窄的坡地作业环境。遥控操作上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟等过程平稳,满足丘陵山地果园非结构化地形行走要求。挂载链式开沟器进行开沟作业时,沟深稳定系数为88.5%,沟宽稳定系数为92.5%,满足国家标准(≥85%)要求。整机工作性能满足丘陵果园复杂坡度地形管理作业要求,可为丘陵山地果园田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑。

广州宝力特液压技术有限公司 锻造自身所长,服务国家所需

广州宝力特液压技术有限公司(简称宝力特液压)是国机集团旗下国机智能科技有限公司所属广州机械科学研究院有限公司(原机械工业部直属广州机床研究所)的全资子公司,国家级高新技术企业,坐落于广州市黄埔区永和经济区田园路97号。一直以来,公司秉承“技术领先、服务至上”的经营理念,致力于液压抓斗、液压元件、液压系统等开发与应用,竭力为广大客户提供成套液压抓斗、液压系统的专业选型、配套、设计、研制等综合技术服务和咨询服务,生产销售的液压抓斗和液压系统广泛应用于环保、冶金、矿山、电厂、船舶、硫化、阀门、造纸、军工、机械装备等行业,产品深受客户喜爱,获得业界好评。

基于仿真的液压油箱常见结构对油箱脱气性能影响的研究

油箱小型化是节能减排,发展绿色经济的必然趋势。通过CFD技术,对比了不同液压油箱结构对排气性能可能的影响。给出了几点可以提升脱气性能的设计方法。

不同结构参数对高速开关阀液压力的影响研究

因其具有价格低廉、抗污染性强等优点,高速开关阀已被广泛运用到各种车辆的制动系统中,其动态性能直接影响到车辆的制动效果,而阀芯所受的液压力是决定高速开关阀动态特性优劣的关键参数。针对不同参数对高速开关阀液压力的影响,以及实际工程中阀芯液压力难以测量的问题,采用计算流体动力学(CFD)对高速开关阀进行了数值模拟。首先,基于有限体积法(FVM),建立了不同开度、压差、温度、以及结构参数(阀座节流孔直径和锥角)的三维仿真模型;然后,对比不同网格数量的仿真结果,排除了网格数量对于仿真结果的影响,并详细分析了各参数对液压力的影响,得出了高速开关阀液压力与各参数之间的变化规律;最后,采用响应面分析结合遗传算法对开关阀的结构参数进行了优化。研究结果表明:随着阀芯开度的增加,节流区域发生了转变;较大的压差会导致液压力产生较大幅度的变化;相较于高温,低温对液压力有着更加显著的影响;对结构参数进行优化后,最小开度的液压力提高了49.2%,提高了阀控制稳定性,为高速开关阀线性控制设计提供了理论基础。

综采液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

芦苇笋采收机举升俯仰机构液压系统的设计与研究

芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统。通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数。随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验。在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5%,10%,下降速度偏差分别为9.2%,10.5%,与地面的距离偏差分别为5.7%,7.9%,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求。

基于压力载荷谱的挖掘机行走液压系统液压泵异常检测方法

针对矿用挖掘机液压泵运行环境复杂、振动信号难以识别的问题,提出一种基于压力载荷谱的挖掘机行走液压系统液压泵的异常检测方法。根据挖掘机行走工作特点划分行走液压系统典型工况;筛选行走液压系统液压泵出口压力、先导阀压力、发动机转速及扭矩百分比作为压力载荷谱,并进行数据清洗、插值对齐以及平滑滤波;最后,基于压力载荷谱和LSTM网络建立液压泵异常检测模型,利用模型分别对泵1、2的出口压力进行预测,采用滑动余弦相似性度量技术对预测结果进行差异性评估,结合评估结果与1δ准则以实现矿用挖掘机行走液压泵异常检测。实验结果表明:所提方法能够实现对液压泵的异常检测,可以对矿用挖掘机行走液压泵故障进行提前预警。

基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。