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基于优化GA-BPNN的滚珠丝杠脂润滑状态检测研究
王一，范元勋，崔佩娟，王宇超
摘要：为了对滚珠丝杠的润滑状态及时进行特征检测和准确识别，避免滚珠丝杠运行过程中由于润滑脂退化产生剧烈振动和噪声，以维持良好的定位精度和使用寿命，搭建滚珠丝杠综合测试平台。采集并分析滚珠丝杠两种润滑状态（正常润滑和润滑退化状态）在不同转速以及负载下的力矩、温升和振动信号；采用集合经验模态分解（EEMD）等方法提取振动信号样本的有效特征；通过等距特征映射（ISOMAP）进行数据降维，以实现冗余信息的去除，有效保存了原数据的特征差异；针对常见分类算法容易陷入局部最优的问题，提出了基于遗传算法（GA）优化反向传播神经网络（BPNN）的分类模型，识别的准确率达94.97%。滚珠丝杠在不同润滑状态下的摩擦力矩和温升存在明显差异，通过GA-BPNN识别其振动信号相关特征，也可准确地判别和检测滚珠丝杠的润滑状态。
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基于CNN-Transformer网络融合时频域的滚动轴承剩余使用寿命预测
张发振，张清华，秦宾宾，朱冠华，黄权斯，刘学斌
摘要：针对现有深度学习滚动轴承预测方法存在的预测准确度不足、学习长期依赖关系困难以及特征信息表达单一等问题，提出一种基于CNN-Transformer并行网络结合交叉注意力机制融合时域和频域信息的轴承剩余使用寿命预测方法。利用快速傅里叶变换（FFT）提取输入信号的频域特征，使用因果卷积运算提取时频域局部特征，并通过Transformer编码层增强模型对特征的表达能力，最终通过交叉注意力机制融合两种特征。此方法有效利用了时域和频域信息的互补性，显著提升了滚动轴承RUL预测的性能，并在IEEE PHM 2012数据集上进行了验证。结果表明：相比CT、CLSTM、CNN和LSTM预测方法，所提方法的预测结果最优，相邻预测结果的波动性更小。其中，平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）均为最低。在工况1的3号轴承验证中，所提方法的RUL预测MAE值分别比其他4种模型降低了15.0%、20.6%、44.1%和56.4%；在工况2的4号轴承验证中，RUL预测RMSE值分别降低了41.1%、50.9%、72.4%和73.1%，表明所提滚动轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的精度。
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基于3Cur-ResNet50-GCN的齿轮箱故障诊断模型
方学宠，张才，白植志，李科，易灿灿
摘要：针对太阳轮不同类型故障信号识别过程中特征提取不完全、图数据运算环境单一等问题，提出一种基于残差网络（ResNet50）和图卷积神经网络（GCN）的ResNet50-GCN模型，并通过三重混合曲率（3Cur）空间环境对半监督学习进行训练，以实现齿轮箱故障信号的准确分类。利用ResNet50模型对输入的切分信号成分进行特征提取，并作为GCN的节点信息充分挖掘数据间的关系与依赖性。将图网络结构嵌入到3种不同曲率构成的混合曲率空间进行训练和验证，获得3Cur构型空间下该模型的预测类别标签。最后，对实验数据进行分析，绘制预测类别的稀疏混淆矩阵，并计算准确率相关的4类评判指标。实验结果表明：所提3Cur-ResNet50-GCN模型的分类效果相比ResNet50-GNN和ResNet50-GCN有所提升，且最大池化核为2时的准确率达到了97.51%，验证了该方法在准确度和有效性上的优势。
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基于改进可学习攻击策略对抗训练轴承故障诊断研究
郑爱云，张聪，刘伟民，郑直
摘要：引入可学习攻击策略对抗训练网络模型(LAS-AT)进行滚动轴承故障诊断时，存在特征提取能力不足、计算效率低和诊断精度低等问题。针对此，提出一种改进的LAS-AT(CDEW-LAS-AT)。为了提升LAS-AT的特征提取能力，将高效通道注意力机制(ECA)嵌入到网络结构的特征提取功能模块中，通过滚动轴承故障实验进行验证分析。结果表明：ECA注意力机制使模型的特征提取能力、收敛性、稳定性、精度均得到了有效提升，其精度提升了14.59%，损失值下降。为了改善模型的计算效率，将LAS-AT中的WideResNet中的普通卷积替换为深度可分离卷积，对模型的权重参数进行优化处理。结果表明：深度可分离卷积有效减少了网络的参数量、计算量和计算时延，降低了网络结构的规模，提高了网络诊断实时性和准确性；最后，为了再次提升模型的诊断精度，利用布谷鸟搜索优化算法(CS)对策略中的参数和生成对抗样本的参数进行优化处理。通过滚动轴承故障实验验证分析通过布谷鸟搜索优化算法进一步提升了模型的收敛性、稳定性和精度，其精度达到了94.52%，整体提升了37.88%。
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基于深度学习的装备系统剩余寿命预测研究综述
李志高，徐冉，王欣，陈志伟，索海龙，张德才
摘要：剩余寿命预测是一种通过复杂多维数据前向拓展映射到设备或零件使用情况预测的技术。可靠和准确的剩余寿命预测可以为设备提供有效的预测性维修，从而避免资源浪费、灾难性故障以及人员伤亡。基于深度学习的剩余寿命预测方法能实现模型参数的自主学习，并自动提取原始数据的深度特征，在部件基础上对系统建模以实现更高精度的剩余寿命预测。因此，基于深度学习的方法非常适合复杂退化系统的建模分析。近5年来，大量研究学者在深度学习寿命预测领域取得了诸多突破性进展。总结分析基于深度学习的剩余寿命预测研究，对深度学习剩余寿命预测在装备系统中的应用进行梳理，并对深度学习在装备系统剩余寿命预测方面的未来研究方向进行预测与评估。
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卧式加工中心立柱综合优化设计
张涛哲，高自成，李立君，刘帅，彭禹，刘雪飞
摘要：作为卧式加工中心的重要组成部分，立柱对加工中心动静态性能的影响较大。为了在满足立柱静动态性能的同时减轻其质量，系统地优化立柱结构，提高卧式加工中心的使用性能，降低材料成本，提出一种将拓扑优化与多目标优化相结合的方法。分析立柱的原始静、动态性能并确定优化目标，然后采用拓扑优化确定立柱的可优化区域，基于优化结果对立柱结构进行重构。基于拓扑优化结果，以立柱壁板厚度、韧板厚度、减重孔大小等参数为设计变量，以质量最小化和1阶固有频率最大化为优化目标，以变形量为约束条件建立数学模型，利用CCD实验设计方法获得初始样本点，使用Kriging模型建立响应面，最后利用多目标遗传算法（MOGA）进行优化。优化后立柱的变形量小于优化前，满足静刚度需求。立柱质量降低14.72%，实现了轻量化目标；其1阶固有频率提高了7.83%，动态性能提高。
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数控铣床主轴热误差Bi-LSTM预测建模
马宏宇，尹志宏，叶愈，南朋涛，朱升硕
摘要：为探究数控铣床复杂热源导致的主轴温升与热误差之间的非线性映射关系，提出一种基于双向长短期记忆神经网络（Bi-LSTM）的主轴热误差预测模型。以国产某型号精密数控铣床主轴单元为研究对象，采用激光位移传感器对主轴空转状态下的轴向热误差进行测量，借助温度传感器采集主轴关键温度测点的温度。采用萨维茨基-戈莱滤波器对主轴温升、热误差数据进行滤波降噪处理，使用手肘法确定最佳聚类数，利用模糊C均值聚类结合灰色关联度分析（FCM+GRA）方法完成温度敏感点的选取，避免温度测点之间多重共线性问题。最后，以主轴轴向热误差和温度敏感点温升数据为输入，建立主轴热误差Bi-LSTM预测模型，并基于平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分比误差（MAPE）、均方根误差（RMSE）和相关性系数 R2对模型的预测效果进行评估。结果表明：与LSTM（单向长短期记忆神经网络）、GRU（门控循环单元）和BPNN（反向传播神经网络）相比，Bi-LSTM预测模型的MAE分别降低了18.5%、21.8%、44.1%，RMSE分别降低了9.5%、20.2%、43.8%。因此，Bi-LSTM主轴热误差预测模型具有更高的鲁棒性和准确性。
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基于Copula函数性能退化模型的电主轴可靠性评估
訾佼佼，张涛，王远
摘要：针对数控机床电主轴性能退化参数间的相关性问题，提出基于Copula函数性能退化模型的电主轴可靠性评估方法，分别建立电主轴轴端径向跳动量和主轴振动量失效分布函数，利用Copula函数建立其联合分布函数并分析相关性，最终预估电主轴的可靠性曲线，将分析结果分别与基于单一性能退化参数及不考虑性能退化参数相关性的电主轴可靠性评估结果进行对比。结果表明：电主轴轴端径向跳动量与主轴振动量具有一定的相关性，基于Copula函数模型的可靠性评估结果较其他评估方法具有更高的安全裕度。该方法为数控机床电主轴及其他寿命长、性能退化参数多的机械产品可靠性分析提供参考。
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含多状态啮合的多级齿轮传动系统分岔特性
刘军，胡军旺，张艳霞，钟伟民，莫家业
摘要：为研究系统参数对齿轮传动系统冲击状态的影响规律，以含多状态啮合的行星轮系和两级定轴轮系的多级齿轮传动系统为研究对象，建立包含齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、连接轴扭转刚度等非线性因素的纯扭动力学模型。通过定义3种不同的Poincaré映射截面以及结合占空比，分析啮合频率、齿侧间隙对啮合状态和振动特性的影响规律，揭示各类运动的转迁机制。结果表明：在低频区域，系统表现为稳定的无冲击单周期运动。随着啮合频率的增大，系统经历擦切分岔、跳跃分岔和周期倍化分岔等过程，从无冲击的单周期运动转变为齿面冲击的亚谐运动，系统逐渐失稳，引发冲击振动；随着齿侧间隙的增大，系统无冲击区域逐渐扩张，双边冲击区域逐渐转化为齿面冲击区域，系统振动噪声减弱，但带负载能力下降。此外，n-p-q运动与n-p±1-q±1运动通过实擦切分岔相互转迁。
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多策略改进MSA算法的钻井工具液压系统降阶自抗扰控制
聂士康，李立刚，吉玲，梁倩伟，戴永寿
摘要：传统控制方法的抗干扰能力差，导致钻井工具液压系统压力控制精度低。针对此，提出一种基于降阶自抗扰压力控制方法。针对降阶自抗扰控制器参数整定存在的复杂性和局部最优问题，提出一种基于多策略改进MSA算法的降阶自抗扰控制器参数整定方法LCMSA-RADRC。对自抗扰控制器的观测器进行降阶处理，改善观测器的相位滞后，增强控制器的鲁棒性。引入混沌映射、非线性自适应可变惯性权重以及改进Lévy飞行扰动弥补MSA算法全局搜索能力差、易陷入局部最优的弊端，实现降阶自抗扰控制器的参数自整定。将改进算法与其他群智能算法在 12个基准函数上进行仿真测试。结果表明：LCMSA-RADRC的寻优性能最佳。将LCMSA-RADRC与传统控制方法的压力控制效果通过仿真和实测进行对比。结果表明：基于多策略改进MSA算法的降阶自抗扰控制方法LCMSA-RADRC提高了液压系统的响应速度及鲁棒性，具有较大的工程应用价值。
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CBN砂轮磨削铸铁HT250试件表面完整性测试实验研究
周靖刚，周哲平，金正钢，蒋莉莉，刘良宝，张宁，李勋
摘要：铸铁材料是制造机床导轨、工作台、立柱和床身等零件的主要材料之一，而磨削是加工铸铁零件精密配合表面的主要工艺方法。通过砂轮修整和试件磨削实验，得到80目超硬磨料CBN砂轮的修整参数对HT250试件磨削表面完整性的影响规律关系，优选出适合磨削HT250铸铁试件的CBN砂轮修整参数为：vw=40 mm/min，ns=200 r/min， h=3 μm，p=200 μm。在此修整参数下，改变磨削工艺参数对试件表面进行磨削加工，测量试件磨削表面的完整性指标。基于磨削表面显微硬度和机床导轨表面生产实际粗糙度的设计要求，优选出HT250的磨削参数为：vs=30 m/s，ap=2 μm，vf=14m/min。此时，在保证磨削表面粗糙度 Ra低于0.4 μm的前提下，获得了更高的磨削表面显微硬度，从而提升了铸铁HT250试件磨削表面的耐磨性。同时，CBN砂轮的稳定磨削阶段为6 min≤t≤40 min，可以有效保证试件磨削表面质量的稳定性。
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环形面边界区域喷涂成膜特性研究
王祎浩，但斌斌，陈燕才，胡惊雷，冯鹏云，都李平
摘要：为探究环形面边界区域喷涂成膜特性，采用欧拉-拉格朗日法建立环形面边界区域喷涂仿真模型。通过对模型进行求解，揭示该区域内喷涂成膜机制。在此基础上，引入喷涂距离和边界距离，分析二者对内、外边界区域成膜特性的影响规律，并建立与喷涂膜厚均匀性之间的对应关系。结果表明：随着喷涂距离增加，外、内边界区域长轴截面内的流场扩散范围和所形成的速度梯度变化范围均逐渐增大，短轴截面内流场扩散不明显，所形成的速度梯度变化范围逐渐增大；外、内边界区域内液膜形状由“椭圆状”向“棒状”过渡；边界距离对外、内边界区域成膜特性的影响实际是由喷炬与壁面接触面积的变化造成的，当接触面积增大时，长轴截面内所形成的速度梯度范围沿y轴方向逐渐增大，短轴截面内气相流场沿壁面的扩散范围逐渐增大，喷涂平面上形成的液膜面积逐渐增加。
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基于支承力的轴承套圈磨削力影响因素试验研究
张明柱，周思康，王一帆，李文超，邱明
摘要：在电磁无心夹具的基础上设计一种可测力支承，建立砂轮与套圈接触前、后受力平衡方程，提出一种基于支承力的轴承套圈磨削力测量方法，通过测量砂轮轴功率信号验证该方法的可行性。为了探究轴承套圈磨削力的影响规律，采用陶瓷棕刚玉砂轮对GCr15套圈进行外圆磨削试验。通过单因素试验，引入磨削区域磨粒与材料作用时的最大未变形厚度h，分析了砂轮进给速度vf、砂轮线速度vs和工件转速nw对切向磨削力Ft和法向磨削力Fn的影响规律，并分析了其成因。结果表明：Ft和Fn随着vf和nw的增大而增大，随着vs的增大而减小；不同磨削参数下Ft和Fn变化明显。通过正交试验获得了最优加工参数为：vf=3.0 μm/s，vs=45 m/s，nw=45 r/min，此时磨削力最小，即提高砂轮线速度、降低砂轮进给速度和工件转速可以有效降低磨削力的大小，改善工件表面质量。采用极差分析法得到三因素对Ft和Fn影响的显著性水平从大到小依次为vf、vs、nw。
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大跨度钢箱梁架桥机支腿液压系统同步控制研究
茜小兵，张济，高智勇，王刚锋，张超
摘要：大跨度钢箱梁架桥机的施工场地较高，且桥面具有纵向坡度，导致梁段架设过程中主梁支腿存在偏载现象。为保证架桥机支腿液压系统工作的稳定性，提高钢箱梁架设过程的控制精度，提出均值耦合与BAS优化模糊PID相结合的液压系统同步控制策略。建立支腿液压系统AMESim模型和多液压缸同步控制Simulink模型，采用均值耦合策略的支腿液压系统开展同步控制仿真，并与相邻交叉耦合策略和并联同步策略下的控制性能进行对比分析。结果表明：基于均值耦合控制策略的支腿液压系统最大位移同步误差为5.41 mm，稳态时间为73.6 s；相比相邻交叉耦合策略和并联同步策略，均值耦合控制策略能够更快调整，且同步误差较小。现场试验验证了架桥机支腿液压系统的同步精度满足工程施工要求。
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基于力-振动信号特征融合的砂轮磨损智能辨识系统
丁宁，杨云淏，段景淞，谭鹏乐，张楷毓，董之宁，史尧臣
摘要：在磨削加工过程中,砂轮磨损会显著影响加工质量。为了对砂轮磨损状态进行辨识和及时修整，提出一种基于力-振动信号特征融合的智能辨识方法。以难加工的航空航天钛合金材料为磨削对象，建立砂轮磨损状态的多信号采集系统，同步获取磨削力信号、振动信号和砂轮表面形貌数据。通过结合表面形貌和信号特征分析，探究砂轮磨损的演化规律。将磨削过程中的法向力与切向力之比σ（FN/Ft）和振动信号均方根值（RMS）作为表征砂轮磨损程度的关键参数，构建基于残差神经网络和支持向量机（ResNet-SVM）的砂轮磨损智能辨识模型，以提高辨识精度。该模型利用ResNet提取深层特征，通过SVM进行分类决策，并采用线性加权融合策略提升系统性能。结果表明：所提方法在砂轮磨损状态识别方面优于传统的CNN-SVM模型，辨识精度可达95%以上。
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智能伺服压机控制系统的设计与试验
刘帅，高自成，张涛哲，彭禹
摘要：针对传统压机结构复杂、精度低和效率低等问题，采用SolidWorks建模软件设计一台结构简单、操作便捷、自动化程度高、安全性能好和生产效率高的智能伺服压机；开发一种基于PC运动控制技术和现场实时以太网总线技术的控制系统，通过控制界面对整个运行过程进行实时监控。该系统具有压机常用的各种工艺流程程序块，可以灵活选用，完成各种复杂的工艺流程。对该系统的工作原理、硬件组成和软件设计进行了分析及试验。结果表明：智能伺服压机系统运行稳定、精度高且操作简单，软件误差平均值为-17.9 N，实际测量误差平均值为20.6 N，压力精度均在±0.3%FS（即±90N）之内，符合压力精度要求；最大正向定位误差为5 μm，平均误差为2.1 μm，重复性为1.7×10-5；最大反向定位误差为6 μm，平均误差为2.7 μm，重复性为1.26×10-5，最大定位误差和重复性均符合压机重复定位精度的要求。
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基于相邻交叉耦合式三液压缸同步控制
张梦超，成小乐，黄健，高畅
摘要：液压系统是磨煤机的重要组成部分，其同步精度和响应速度直接影响磨煤机的性能及运行效率。针对磨煤机三液压缸系统同步精度问题，提出一种基于相邻交叉耦合的自适应模糊PID控制策略。设计模糊PID控制器提高响应速度,采用相邻交叉耦合的前馈补偿控制方式缩小同步误差。利用 AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真建立液压系统的动态仿真模型，对比分析主从式模糊PID同步控制系统、相邻交叉耦合式PID同步控制系统以及相邻交叉耦合式模糊PID同步控制系统的动态效果，得到三液压缸活塞杆的位移以及同步位移差曲线。仿真结果表明:相邻交叉耦合式模糊PID同步控制系统的同步精度和响应速度较主从式模糊PID同步控制系统分别提高了88.9%和23.6%，较相邻交叉耦合式PID同步控制系统分别提高了65.4%和1.11%，为提升磨煤机自动化水平以及满足高精度和高质量的生产需求等方面提供了参考。
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基于多尺度通道注意力卷积神经网络的轴向柱塞泵故障诊断研究
刘增光，张帅迪，周焱，魏列江，岳大灵，冯珂
摘要：针对传统多尺度卷积神经网络对不同尺度的特征只是简单拼接而未考虑特征差异的问题，提出一种基于多尺度通道注意力卷积神经网络（MSCA-CNN）的轴向柱塞泵故障诊断方法。在轴向柱塞泵实验平台上设置5种典型故障（配流盘磨损、斜盘磨损、滑靴磨损、松靴故障、中心弹簧失效），采集6种工作状态（正常状态及5种典型故障）下的 z 轴振动信号。以小波变换为信号预处理模块，将加速度传感器采集的一维振动信号转化为时频图并作为诊断模型的输入信号，采用不同尺度的卷积核对时频图进行特征提取。通过通道注意力为每个通道赋予不同的权重值，使模型能够集中学习与通道密切相关的特征信息，从而提高轴向柱塞泵的故障分类能力和诊断的效率。搭建轴向柱塞泵故障诊断实验平台，验证所提方法的有效性。结果表明：该模型对6种工作状态的诊断准确率达到99.65%，相比传统多尺度卷积神经网络模型提高了3.16%，验证了MSCA-CNN模型在轴向柱塞泵故障诊断中的优越性。
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液压平衡阀阀口冲蚀机制及影响因素研究
武俊合，崔鹏，肖尧，林广，刘新强
摘要：受油液中固体颗粒物的冲蚀作用，平衡阀阀口工作区域的表面形貌易被破坏，进而引发密封性能退化。针对此问题，建立平衡阀阀口冲蚀CFD模型，分析阀口压差和颗粒密度对阀口冲蚀率的影响，与实验测量结果进行对比分析，揭示平衡阀阀口冲蚀机制。结果表明：液流流经阀口时，颗粒与阀芯工作区域发生高频反复滑擦、与阀座工作区域发生高频反复刮擦，窗口效应使得阀口工作区域有4处集中冲蚀，局部冲蚀严重，这与阀芯工作区表面形貌的测量结果一致。阀口区域冲蚀率随阀口压差的增大而增大，其中阀口压差24 MPa时的阀座工作区域平均冲蚀率是阀口压差8 MPa时的5.01倍；阀口区域冲蚀率随颗粒密度的增大而增大，颗粒密度8 030 kg/m3时阀芯及阀座工作区域的平均冲蚀率相比颗粒密度2 650 kg/m3时分别增大了5.63×10-8 kg/(m2·s)和1.33×10-6 kg/(m2·s）。
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液压支架纯水大流量安全阀抗振性研究
尹力，田莹，孙守吉，范春永，周锋
摘要：针对液压支架纯水大流量安全阀在运行中受到强烈冲击的问题，采用单固体模态与流固耦合模态对比分析的方法，对所设计安全阀的振型特性进行数值研究。设计以纯水为流通介质的安全阀，并建立其三维结构模型；基于有限元法对安全阀在单固体和流固耦合两种工况下的模态特性进行仿真分析；最后，通过分析安全阀在振动激励下的响应，优化弹簧结构参数以提升其抗冲击性能。结果表明：安全阀在常闭状态下，其主模态频率在单固体与流固耦合两种条件下基本一致，前6阶模态频率的平均差异率仅为0.43%，说明流体介质对模态特性影响较小。在不同谐响应加速度下，安全阀的加速度、应力和应变响应越接近主模态频率时，响应幅值越大，且随激励强度的增加呈上升趋势。增大弹簧丝直径与弹簧中径均可有效降低安全阀的振动响应。其中，优化弹簧丝直径后，加速度、应力和应变响应值分别降低了23.3%、21.9%、17.7%；优化弹簧中径后，分别降低了28.8%、16.4%、25.7%。
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火箭电液伺服机构在过载环境下的伺服阀零偏特性研究
孙毅，王增，王建军，曲颖，张磊
摘要：现役运载火箭多采用伺服阀控电液伺服机构完成火箭发动机的推力矢量控制，阀控伺服机构能够在毫秒级的时间内响应控制指令，确保火箭飞行过程中的姿态稳定和轨道调整的准确性。然而，某些高加速与机动能力强的过载环境会导致伺服阀出现工作零位漂移或零偏电流增大的故障，影响火箭飞行控制的精度和稳定性。基于此，对某火箭电液伺服机构配套伺服阀在过载环境下进行零偏特性分析。对伺服阀前置级和功率级的受力开展理论分析，得到过载大小和方向对伺服阀零偏电流的影响规律；然后设计伺服阀的过载试验方案，采集伺服阀在不同过载条件下的零偏电流并进行对比，通过试验验证了理论分析的正确性。结果表明：仅当过载方向与伺服阀阀芯轴向一致时,伺服阀零偏电流受到的干扰最大,此时来自伺服阀挡板的转动力矩在过载力的作用下增加,并且其增加量与过载加速度成正比,阀芯所受过载力对伺服阀零偏电流的影响很小;当过载方向位于伺服阀阀芯轴向的垂直方向（即纵向或法向）时，能够有效避免过载环境对伺服阀零偏电流的影响，可以合理设置伺服机构的安装方向，避免过载方向与伺服阀阀芯轴向一致，以保障火箭伺服的控制精度。
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旋转导向钻井系统微型斜盘式轴向柱塞泵的设计与仿真
叶哲伟，刘兵，刘章，周瑜，金存
摘要：为了满足井下旋转导向钻井系统液压动力单元中的柱塞泵高转速、小尺寸和高精度的要求，设计一种微型斜盘式轴向柱塞泵，其排量可达0.036 mL/r，工作压力可达30 MPa。分析柱塞位移和斜盘倾角的转换关系，建立柱塞位移转化的数学模型。运用AMESim 搭建微型斜盘式轴向柱塞泵各个零部件模型，完成整泵液压系统模型的建立。结果表明：在额定工况下，柱塞泵的输出流量在0.032~0.035 L/min内脉动，平均出口流量为0.033 L/min，出口压力在9~10 MPa内脉动；随着柱塞斜盘倾斜角的减小，泵的输出流量减小，流量脉动变小，当斜盘倾角增大时，柱塞的位移增大，泵的输出流量也增大。对泵样机进行试验，分析了该泵的输出特性和效率曲线，与仿真分析结果进行对比。结果表明：泵的输出流量随着电机转速的增大而增大，其总效率随着工作压力的增大而增大；仿真效果较好，同时验证了仿真方法和结果的可靠性。微型斜盘式柱塞泵在额定工况下的容积效率可达到84.2%。
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飞行器燃油电磁阀的绕组等效导热系数研究
张禹，姜显鹏，王永志
摘要：燃油电磁阀的绕组内部最高温度直接决定飞行器发动机能否安全可靠的运行。为了提高绕组温度仿真精度，基于等效热阻理论并联模型对浸渍剂和空气进行均匀化处理，估算考虑浸渍填充率的均匀复合材料的导热系数，结合Milton模型和H-S模型提出一种混合传热模型来估算绕组等效导热系数。该模型在现有经典模型的基础上充分考虑了导体绝缘层、随温度变化的空气导热系数以及浸渍填充率对绕组导热系数的影响，同时运用三维有限元温度场仿真对混合传热模型、完美导体模型、简化绕组模型和模拟真实绕组模型进行对比分析。仿真结果表明：在环境温度为20 ℃、浸渍填充率为40%的情况下，绕组最高温度预测相较简化绕组模型误差减小19.88%，与完美导体模型相比误差减小13.17%。
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矿用高水基大流量乳化液泵进液阀液动力分析与计算
陈吉顺，张占东，赵文超，韦春辉
摘要：高水基乳化液泵作为煤矿综采大型支护装备的动力源，其向高压大流量方向的发展使得传统基于全锥锥阀简化模型与动量定理的液动力计算方法已无法满足具有复杂结构的乳化液泵配流阀设计需求。针对此类泵固有的进液阀启闭滞后现象，在配流过程，通过理论分析与AMESim仿真实验得到进液阀芯启闭分别滞后6°与15°，并基于此将进液阀芯运动过程划分为开启滞后阶段、开启全开阶段、关闭滞后阶段，分别建立了阀芯动力学模型。此类泵进液阀阀芯普遍采用下部导向三爪翼型结构且阀座带锥，由此导致配流过程流场参数激变现象。针对此，创建包含进液阀阀芯表面上、中、下游的3个控制体积体系，并基于此开展了进液阀阀芯所受稳态液动力的理论分析；以AMESim仿真实验得到的进液阀阀芯运动规律为基础，开展了乳化液泵进液过程的流场分析与计算。结果表明：进液阀阀芯受到的液动力最大值出现在柱塞速度为1.943 m/s、阀芯开度全开的位置，最小值出现在柱塞速度较低、阀芯即将关闭的结束阶段，即理论液动力最大值为6.63 N、最小值为0.12 N，而仿真液动力最大值为5.5 N，最小值为0.09 N，验证了模型的准确性，为后续将大流量乳化液泵中的进液阀芯改造为数字式阀芯的研究奠定了基础。
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基于深度学习与多传感器信息融合的液压系统故障诊断
李贝利，张达
摘要：在多物理参数监测的工作场景下，液压系统的信号采集通常具有多时间尺度的特性，导致诊断过程中出现故障信息的损失和精度下降。为此提出一种基于深度学习与多传感器信息融合的故障诊断方法，采用多头1DCNN网络对温度、压力、流量等多传感器信号进行并行差异化的特征提取，通过减法平均优化器为不同采样率的信号输入确定合适的卷积核尺寸及滑动步长超参数，实现时间尺度上的进一步适配，同时提高网络的收敛速度。在特征融合阶段，引入注意力机制对权重进行动态分配，降低多传感器融合数据的过拟合风险。采用公开液压数据集进行分析和验证，并与多种方法进行对比。结果表明：所提方法能够有效提取和利用多传感器信号中的多方位故障信息进行诊断，且无需依赖专家知识，具有较高的准确性和稳定性。
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仿生递变软体驱动器设计与试验
许有熊，宁博，张全升，陈星宇
摘要：为解决传统等高腔室软体驱动器抓取过程夹持力不足的问题，提出一种新型的仿生递变气动软体驱动器。采用内部腔室体积递变的结构，通过优化形变特性增强底部的变形和夹持力，同时有效降低驱动器的质量。此外，该设计还可减少端部的过度变形，提高与物体表面的贴合度，实现渐进式施压，减少操作过程中的压力突变，从而避免对物体的伤害。基于人体食指仿生原理设计了递变式腔室软体驱动器结构；通过能量法建立了驱动器的力学模型，并选取主要结构参数,利用有限元软件进行了正交仿真试验，获得最优参数组合；最后，进行了驱动器静力学测试和柔性手爪抓取试验。结果表明：软体驱动器的仿真分析与试验结果趋势一致，验证了仿真的有效性；柔性手爪能实现两种抓取模式，均可抓取不同质量的物体。
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基于SCNGO优化BP神经网络的液压系统故障诊断
陈荣春，木合塔尔·克力木，杨波，陈超，段博文
摘要：液压齿轮泵作为液压系统中的核心执行元件，其运行稳定性直接影响系统整体性能，内泄漏故障作为齿轮泵常见的隐性故障类型，具有隐蔽性强、危害大、诊断难度高等特点。针对传统诊断方法在处理复杂非线性和高维数据方面存在的局限性，提出一种基于改进北方苍鹰优化算法（SCNGO）优化BP神经网络的智能故障诊断方法，通过引入正余弦位置更新策略和折射反向学习机制，对北方苍鹰（NGO）算法进行改进，增强其全局搜索能力和局部收敛速度；利用改进算法优化BP神经网络权重和阈值参数，构建高精度的液压齿轮泵内泄漏故障识别模型。搭建液压系统故障实验台，模拟不同等级的内泄漏状态并采集压力与流量信号，通过互信息值（MIV）进行特征选择，并训练SCNGO-BP模型进行故障分类。结果表明：所提方法在准确率、鲁棒性以及泛化能力方面均优于传统方法，其在齿轮泵内泄漏诊断中的准确率达到94.44%。
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碳纤维混合深抽杆柱的工作特性分析与应用
贺东旭
摘要：测试ϕ25 mm碳纤维杆抗压性能发现，其抗压强度σbc=0.45~0.50 MPa,仅为其额定抗拉强度（1 300 MPa）的0.038 5%。这说明碳纤维杆不适于承受压力载荷，不宜用于抽油杆柱的抗压段。在混合杆柱优化设计的一般原则下，增添碳纤维杆柱不受压约束条件函数： G (1)= Pmin>0，以建立新的碳纤维三级混合杆柱优化设计模型为指导，提出ϕ25 mm碳纤维杆+ ϕ22 mm钢质杆+ ϕ19 mm钢质杆的碳纤维三级混合杆柱设计，并对其展开工作特性分析与试验应用评价。结果表明：在轴向悬点位移激励下，碳纤维三级混合杆柱的第一、二级杆柱最大变形量为24.32、52.25 mm，与全钢质杆柱相比降低了27.45%、27.45%；在WHH74101井应用试验中，碳纤维三级混合杆柱在不同冲次与冲程下的悬点载荷理论值与试验值最大误差为6.19%，理论示功图与实测曲线吻合良好，表明碳纤维三级混合抽油杆柱设计方案合理有效。
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单级工业液力透平压力脉动特性数值模拟研究
林通，谢华东，黄俊，邹永顺，马光飞
摘要：针对单级工业液力透平实际运行过程中存在的运行稳定性差、流致振动、噪声大等问题，采用数值模拟与试验相结合的方法，对其多工况下主要流域内的压力脉动特性进行研究；分析主要流域压力脉动主频成分分布及幅值变化情况，并明确压力脉动强度分布区域及演化规律。结果表明：叶轮流道内压力波动无明显规律，但叶轮流道面积的渐缩变化会提高流动的复杂性和不稳定性；叶轮与蜗壳隔舌的动静干涉效应是引起蜗壳内压力变化的主要原因；出口管上游不稳定流动以及前腔泄漏流动等特征导致其内部的压力脉动频率成分非常复杂，破涡器下游管内的压力脉动强度明显降低；前、后腔体内的高强度压力脉动区域主要位于与叶轮交界处并延伸到腔体内部，压力脉动强度与流量成正比。
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基于改进YOLOv5的油滴微小流量检测
王国风，张琦，董立静，胡文涛，詹绍佳，周燕昆，延皓
摘要：针对当前微小流量测试结果精度低、人为误差大、可重复性较差的问题，提出一种基于改进YOLOv5的油滴微小流量检测方法。在YOLOv5的基础上，通过加入卷积块注意力模块CBAM加强对油滴小目标特征的提取，并且弱化复杂背景对检测结果的影响。同时，采用Focal EIoU Loss作为损失函数，加快模型收敛速度并提升模型回归精度与鲁棒性。最后，引入迁移学习的训练策略来解决油滴样本小的问题，提升模型的泛化能力与训练速度。实验结果表明：所提检测算法在不同场景的数据集中表现良好，平均识别准确率达到60.29%，相比原始YOLOv5模型（48.07%）提高了约12%;同时，在不同滴落速度下可达到95%以上的识别准确率，为微小流量检测提供了一种新方法。
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固井装置循环补油冲洗回路设计与仿真研究
姚孔，王计娜，陈文霞
摘要：在现有固井装置循环液压系统调试过程中，当冲洗溢流阀压力设定较低时，补油泵出口压力会突降为0.5~1 MPa。针对此现象，通过分析闭式循环液压系统的结构，建立循环液压系统工作原理模型，详细阐述冲洗溢流阀在油液循环调节中的关键作用，并完成系统关键参数的设计计算。通过AMESim仿真软件分析冲洗溢流阀的设定压力以及在冲洗溢流阀出口设置节流孔对补油泵出口压力及冲洗流量的影响。结果表明：调节冲洗溢流阀的设定压力时，补油泵出口压力在一定范围内保持稳定；在冲洗溢流阀后加入阻尼孔时，当冲洗溢流阀的设定压力保持一致时，冲洗流量降低。冲洗溢流阀的设定压力为2.0 MPa时，其冲洗流量为8.9 L/min，低于冲洗流量理论值（16.2 L/min）。据此，对冲洗阀的选型进行优化及现场试验。结果表明：在冲洗溢流阀后加入阻尼孔且冲洗溢流阀压力设定为1.6 MPa时，冲洗流量为18.6 L/min，满足固井装置循环液压系统冲洗要求。
