工程机械多执行器电液控制技术研究现状及最新进展

液压技术的一大优势是可实现单泵多执行器并联驱动,与微电子技术结合,实现机电一体化集成是新型元件和系统的发展方向,研究节能的元件和系统集成方法是这一技术不断完善、保持优势的重要研究课题。首先介绍了目前广泛应用的液压-机械控制多执行器系统原理,分析了他的不足。对由此发展的电液负载敏感控制技术做了分析,给出了流量匹配负载敏感多执行器控制原理的最新研究成果。介绍了应用进出油口独立控制的工程机械回路原理及元件组成,给出了液压泵直接控制的泵控差动缸回路原理、这一技术用于液压挖掘机整机的回路原理,最后指出能量回收技术和混合动力技术将是工程机械电液技术进一步的发展趋势。

双自由度阀用电–机械转换器原理及特性

为满足伺服比例阀对电–机械转换器高响应速度的要求,提出一种新的具有2个运动构件的2自由度电–机械转换器。解释了此种电–机械转换器缩短伺服比例阀动态响应时间的机理,给出其中3种物理可行的结构形式,并针对一种典型结构——混合式双输入2自由度电–机械转换器的磁路进行分析,应用有限元方法研究了其多种工况下的输出特性。结果表明,新的2自由度电–机械转换器可同时控制2个直线移动部件,使它们同向或反向运动,可用于伺服比例阀以及其他需要双直线位移输出元件的控制。

基于定子电流监测机械系统扭转振动的研究

本文介绍了一种利用定子电流监测机械系统故障的方法。机械系统发生故障时,就会引起齿轮啮合刚度的变化,使轴产生扭转振动,与之相连的交流电机的气隙扭矩就会波动,气隙扭矩的波动通过定子磁通引起定子电流的变化。分析定子电流的信号来监测系统的故障。

大型复杂机械系统相空间的重构技术研究

在对大型复杂机械系统动力学分析时,由于存在大量的非线性因素,很难建立比较完备的力学模型,往往利用非线性时间序列的相空间重构的思想来研究上述问题。相空间重构是对时间序列进行深层次信息挖掘的一种有效的方法。在进行相空间重构研究时,参数的选取一直都是其最重要也是最难的部分。文中论述相空间重构中嵌入维数与时间延迟的关系,根据以往算法在确定参数时造成大量的冗余计算的不足,采用基于几何不变量的G-P算法和信息论中的互信息方法分别找出嵌入维数、时间延迟的优化算法,并仿真Lorenz方程采集的数据进行算法验证。

轴向柱塞液压马达机械液压耦合仿真分析

为了使轴向柱塞液压马达仿真模型接近于物理样机,采用机械、液压耦合模型并综合考虑柱塞和缸体、柱塞和斜盘等摩擦副的摩擦力和液体的粘性阻尼以及减小压力脉动的三角阻尼槽等因素,建立了轴向柱塞液压马达仿真模型。液压马达高压油推动柱塞位移、机械能推动柱塞排油,实现液压能和机械能相互转换,主要包括压力源(恒流源或恒压源)、负载(外部阻力矩,转动惯量)、柱塞缸体组件、柱塞往复和旋转运动转换组件、配流窗口等。仿真结果与有关文献中液压马达实验数据进行对比,马达转速、加速时间、最大输出流量的仿真值与实验值误差均小于5%,验证了仿真模型能够保证较好的计算精度。仿真结果表明,由于卸荷槽和腰型槽过渡区域有通流面积突变现象,容易产生局部压力脉冲现象,且转速越高压力波动越大,通过优化卸荷槽结构型式和参数可以减小脉动冲击;液压马达工作特性受负载的影响,负载的总转动惯量大时加速时间长而稳定转速波动区间窄,相应产生的脉动也趋于减小。

基于D-H法的串联机械手臂工作空间分析

以六自由度串联机械手臂为研究对象,对机械手臂的基本结构进行简化,基于D-H法,建立机器人手臂的连体坐标系,进而得到该机构的运动学正解模型;采用蒙特卡洛法对其工作空间进行了初步研究,并借助数学软件Matlab绘制了其工作空间,得到该机构手臂末端的工作空间云点图以及截面形状。研究结果表明:该机构具有较大的工作空间,可以用于水果采摘和农林作业。

应用霍耳开关元件检测液压缸位移原理的研究

位移检测装置是电液位置伺服控制、同步控制系统中的关键环节。基于霍耳效应 ,本文提出可集成的液压缸位移检测方法 ,详细介绍了该方法的原理、传感器与液压缸的集成方式、结构、特点和使用场合。通过实验 ,研究了液压缸运动速度变化、传感器探头与活塞杆表面间隙变化及活塞杆凹槽涂层对测量信号的影响 。

旋转机械轴心轨迹故障诊断

应用轴心轨迹图的直观性特点 ,对旋转机械进行状态监测和故障诊断。从轴心轨迹图上判断出振动的前期征兆 ,对防止故障的恶化和排除故障具有指导作用。

复杂机械结构非线性运行特征分析

提出一种适用于工程实测ICP振动加速度计信号的积分方法,该方法可由振动加速度信号得到较精确的振动速度和位移信号,实现了基于振动信号的相空间分析,有效识别了复杂机械结构的非线性时域运行特征。为了解复杂机械结构的非线性频域运行特征,还提出一种基于神经网络辨识模型的频域分析方法,该方法可用于大型振动筛的非线性运行特征分析。

大型复杂机械系统的状态监测和故障诊断

讨论了大型复杂机械系统状态监测和故障诊断研究的现状和存在的问题 ,指出在解决复杂工程问题上所存在的差距 ,探讨了解决问题的方法 ,提出了基于过程模型的故障检测和诊断方法的一般结构 ,列举状态监测和故障诊断软件构成实例。

加速度信号实时校正参考车速的ABS控制原理及特性研究

鉴于目前还没有实际可行的车速测量传感器,ABS控制中只能采用估算的参考车速计算滑移率,低速时存在制动特性差的不足,提出用车体加速度信号实时校正参考车速,实现按最佳滑移率控制的防抱死制动控制原理。在建立汽车单轮模型和液压控制系统模型的基础上,分别对假定实际车速可测、仅采用参考车速和参考车速加速度信号实时校正3种方法,防抱死制动系统的特性进行了对比研究。表明,采用新的原理,控制效果非常接近于车速可测的理想情况。研究工作对改善ABS制动效果,特别对在低速行驶的工程车辆中引入ABS具有理论和实际意义。

基于逆向工程的复杂曲面数控加工

介绍了以逆向工程为技术支撑的复杂曲面数控加工的基本原理和全过程,并对其中的数字化扫描、CAD建模及刀具轨迹生成等关键技术作了进一步的分析,最后将其应用于风扇叶片进行曲面重构及数控加工。

三维CAD与《机械制图》教学的结合实践

分析了三维CAD技术与《机械制图》教学相结合的可能性和实现性,通过教学实例证明,这种方法提高了制图课程的教学效率。

EMD算法和循环平稳理论在机械故障诊断中的应用

针对非平稳非线性的循环平稳信号提出了基于Hilbert变换的EMD分解重构消噪法;用带有强噪音和高斯噪声的典型循环平稳信号进行了仿真,并结合二阶循环平稳分析法对信号进行了信息提取.在实验部分,该文试用基于Hilbert变换的EMD分解重构和循环平稳理论结合的方法对运转中的故障轴承信号进行了分析,实验结果表明,这种应用能有效提取出信号中的有用信息,成功提取旋转机械运转产生的信号中的故障信息.

针对机械振动监测的无线传感器节点电源电路

每个无线传感器节点的供电方式决定了整个无线传感器网络的生存时间,从传感器所处的环境中获取能量,再将收集到的能量转换成电能给无线传感器节点供电的方式已经成为未来趋势。根据无线传感器节点的间断采集与发送数据的特点,即根据无线传感器节点的瞬时功率大和平均功率小这一特点,设计了针对用于振动环境的无线传感器节点的电源管理电路,每次当储能元件的电压达到阈值时,依次向射频模块和微处理器模块交替供电。利用Orcad/Pspice计算机软件进行了电源管理电路的参数优化并且模拟仿真,优化电路各个元器件的参数,使电路输出满足设计要求,并进行了电路功能的验证。

基于MSP430的机械振动信号采集与监控系统

基于低功耗单片机MSP430FG4618对高频机械振动信号设计出了数据采集与监控的一体化系统。对于振动信号的数据采集部分采用了主控芯片MSP430FG4618、无线发射芯片CC2420以及三轴加速度计ADXL345。在监控上采用WEB CGI(通用网关接口)技术,利用以太网强大的数据吞吐能力设计了监控系统。通过测试表明,系统对于信号采集和无线传输具有很高的可靠性和稳定性,能够满足机械设备的振动检测和监控要求。

基于插值算法的模糊控制在工程上的应用

提出模糊控制系统的在线插值算法,此方法克服了普通模糊控制系统因控制器输入、输出变量量化所造成的控制精度低与可能出现的稳态颤振等缺点,并将其运用于工程实际。通过系统仿真,系统性能得以明显改善。

基于集成卷积神经网络的行星齿轮智能诊断方法

针对行星齿轮箱故障振动特征需要预处理、识别困难以及诊断模型收敛速度较慢的问题,提出基于集成卷积神经网络的行星齿轮箱智能故障诊断方法。首先,采用一维卷积对齿轮的原始时域振动信号提取特征,之后通过采用两个弱分类器,根据弱分类学习错误率的性能更新样本权重,调整权重后根据训练集训练弱分类器。重复此过程,最后通过设置策略整合弱分类器,形成集成卷积神经网络;建立一个稳定用于行星齿轮箱的智能故障诊断的模型。实验结果表明:集成卷积神经网络能很好地对行星齿轮原始振动信号进行快速诊断。相对于传统卷积神经网络对齿轮原始时域振动故障信号的诊断具有更强的辨识能力和更快的收敛速度;所建立的智能诊断模型可以有效地诊断齿轮不同的故障状态。

真实载荷驱动下挖掘机工作装置疲劳寿命研究

由于挖掘机挖掘作业过程中真实载荷非常复杂,提出采用试验与动力学仿真相结合的方法进行分析,以实验室现有6 t小型挖掘机为研究对象,用压力传感器和位移传感器测试挖掘过程中各液压缸压力随位移的变化情况,然后把各液压缸的位移变化过程作为驱动,用ADMAS软件对挖掘过程进行动力学仿真,获得挖掘过程中工作装置各铰销点的工作载荷,再应用MSC.Fatigue软件对工作装置进行疲劳分析,获得工作装置大臂和斗杆的寿命云图,分析表明,大臂和斗杆的应力集中区域疲劳寿命最短,最小寿命计算值为13年,研究结果为工作装置结构设计提供了理论依据。

变量泵、比例阀和蓄能器复合控制差动缸回路原理及应用

提出用单台变速泵或伺服泵,结合蓄能器和旁通比例节流阀复合控制差动缸,改善注塑机能量效率的回路原理。液压泵仅在液压缸进给过程工作,蓄能器存储液压缸运动和制动过程的能量并用作液压缸回程的动力。比例节流阀控制液压缸回程的运动速度,通过新提出的流量校正原理,消除蓄能器内压力变化和负载对阀流量的影响,使液压缸的速度能够实时跟踪预定的轨迹。同正反向都采用泵驱动的原理相比,可消除回程中电动机制动产生的能耗。研究表明,新的回路原理可满足注塑机控制性能的要求。