机床与液压杂志

机床与液压杂志2024年第22期

• 高端数控机床的现状和发展

  刘志峰，滕学政，刘炳业，杨聪彬，张涛，闫俊

  高端数控机床的发展水平直接决定着一国装备制造业的技术水平，进而影响国家整体工业竞争力和综合国力，因此也是衡量一个国家工业现代化的重要标志。以高端数控机床为研究对象，归纳总结了其产业特征和发展趋势，结合国内外高端数控机床产业发展现状，详细分析了我国高端数控机床在产业需求规模、高端用户场景、完整产业体系和赋能技术发展等方面的优势，阐述了在关键技术研究、技术创新体系建设、高端配套水平、产业发展生态和智能落地应用等领域的短板，并由此给出高质量实施国家重大科技计划、高质量建设机床装备创新体系、高质量提升产业基础支撑能力、高质量优化行业发展生态环境以及高质量推动智能集成示范推广的发展策略。

• 基于OPC UA的多源异构工业数据协同管理信息模型构建技术研究

  蒋章雷，李念雪，李云鹏，吴国新，刘秀丽，门大超

  随着产业数字化、工厂智能化的发展，海量工业数据之间的协同管理、挖掘分析成为亟待解决的问题。为实现生产线各维度异构数据的统一调度协同管理，提出基于OPC UA的多源异构工业数据协同管理信息模型。针对长链生产线生产过程中不同层次多源设备所产生的异构数据，使用OPC UA通信协议，打通多源异构数据的信息孤岛问题。在此基础上，结合生产制造特点以及智能制造系统架构，搭建生产线语义完整统一的信息模型，映射各子系统之间的协作关系。使用Python开发OPC UA 服务器，在服务器中完成信息模型到地址空间的映射，客户端通过预留的API实现Client/Server架构并完成数据的交互。最后，选取某铁矿生产线典型场景进行测试，将矿山安全监控系统数据、现场采集数据引入实例化信息模型。实验结果表明，基于OPC UA的信息模型构建技术能够实现多源异构数据的协同管理，为智能制造工业大数据挖掘分析提供了支撑。

• 主轴结构参数对静刚度贡献度的分析

  孙凤，姜宇，赵川，赵海宁

  为了研究主轴芯轴的结构参数对主轴径向静刚度的影响规律，以某型号主轴为研究对象，通过有限元模型静力学分析主轴径向静刚度。将主轴芯轴的结构参数简化为12个主要结构参数，采用单一变量法和相关性分析法分析结构参数和主轴径向静刚度的相关性，确定与主轴径向静刚度显著相关的结构参数。运用正交试验-方差分析法分析关键结构参数对主轴径向静刚度的贡献度。结果表明：主轴悬伸部分和轴承跨距之间的结构参数对主轴径向静刚度的贡献度分别为20.3%、69.8%，可以通过定向改变主轴芯轴结构参数控制主轴径向静刚度，提高主轴的刚度特性。

• 基于Fine-tune与DDC的变工况数控设备部件故障诊断

  王渤，杨越，陆剑峰，余涛，颜鼎峰，徐煜昊

  针对复杂工业环境下的数控设备部件故障诊断数据样本少、变工况诊断困难和准确率不高等问题，提出一种基于模型迁移的故障诊断方法。利用连续小波变换对不同工况下的原始振动数据进行预处理，建立二维时频数据集，并分为源域与目标域；利用源域数据集与CNN进行模型预训练；分别引入微调（Fine-tune）与深度域混淆（DDC）2种迁移学习方式改进模型；最终实现了基于Fine-tune与基于DDC的故障诊断模型的构建。以轴承与数控铣刀2种部件为例进行实验验证，结果证明：Fine-tune与DDC均可以有效提高数控设备部件的故障诊断准确率，其中Fine-tune的泛化能力强，而DDC训练耗时更短且在复杂环境下的性能更优。

• 基于AGRU自动编码器的无监督刀具异常检测

  雷文平，闫灏，李沁远，李岩，郑鹏

  目前，大多加工企业对数控机床刀具的监测往往通过人工经验或定期停机检查，这不仅降低了生产效率，还导致刀具加工过程存在明显的数据不平衡问题。为此，提出一种融合Attention机制的门控循环单元（GRU）自动编码器模型用于刀具异常检测。该模型使用门控循环单元搭建编码器和解码器，提取时序数据的深层特征。在编码器重构部分融入注意力机制，实现对关键特征的选择，从而提高模型效率。此外，提出结合长时评价窗机制的异常检测模型，以进一步增强检测能力和稳定性。最后，通过在实验所得数据集和公开数据集上进行实验，证明该方法的有效性和可行性。结果表明：该方法在不同数据集上的准确率均超过98%；与刀具状态监测领域其他方法相比，该方法无需进行大量实验来获取刀具全生命周期数据和磨损标签数据，便于刀具检测系统的开发和应用。

• 某重型数控机床故障相关性分析

  孙洪华，张浩，邹军伟，姜广君

  由于重型数控机床的结构复杂，各子系统之间存在密切的相互影响关系，单一子系统故障可能会导致连锁反应，影响整个机床的性能甚至造成系统级的故障。针对此，根据DEMATEL/ISM方法得到的解释结构模型，利用二参数威布尔分布对各层级子系统的故障数据进行建模，并对模型进行参数估计和拟合优度检验，同时对数据量少的层级进行参数修正；然后应用Copula函数分析各层级间的相关性和传递性，并计算相关系数，得到考虑故障相关性的可靠度函数，将它与未考虑故障相关性的可靠度函数进行对比。结果表明：当考虑故障相关性时，重型数控机床的可靠度曲线由于不同子系统间的相互作用和依赖性而更加复杂，证实了考虑相关性的建模更符合实际情况。

• 基于HPO-ELM的电主轴热误差建模

  张珂，徐鹏，王展，王子男

  电主轴转子热误差是导致机床加工误差最主要的因素。为了准确预测电主轴热误差，开展了基于HPO-ELM的电主轴热误差建模研究，采集电主轴温升和热误差数据，利用Kmeans++聚类结合灰色关联度理论对其进行分析，提出基于猎人猎物算法优化极限学习机的热误差建模方法，最后建立电主轴热误差预测模型。对电主轴热误差进行仿真分析，并将所提方法与ELM、GA-ELM方法进行热误差预测准确性对比。结果表明:相比ELM、GA-ELM方法,基于HPO-ELM建立的热误差模型具有更高的准确性，预测精度可达98.08%，预测残差值小于1 μm，证明了此模型具有更好的预测精度和鲁棒性。

• 考虑电流采样误差的数控机床PMSM参数辨识策略

  梁耘涌，龙江

  作为数控机床的重要执行机构，伺服电机本体参数信息的准确获取对工业母机加工性能有着决定性作用。现有参数辨识策略多仅考虑逆变器非线性这一非理想因素对辨识精度的影响，忽略了离散控制系统电流采样误差对辨识结果的精度影响。针对这一问题，对电流采样误差（偏置误差及比例误差）对本体参数辨识精度影响进行分析；结合数控机床的实际运行工况，在无需进行电流采样误差修正的前提下，设计参数辨识步骤，利用有效辨识过程中的代数平均及误差消减方法，有效规避电流采样误差对辨识精度的影响。实验结果表明：在无需进行电流采样误差补偿及硬件修改的前提下，所提方法可实现电机本体参数准确离线辨识，且辨识误差均低于5%，可为数控机床伺服系统系统初始化过程提供有效保障。

• 高速精密机床主轴轴承振动特性分析

  李兰兰，崔永存，周勇勇，楚孟良

  主轴轴承作为高速精密机床主轴的核心支承部件，其振动性能对整个机床的加工精度、效率至关重要。然而，因高速工况下轴承设计不足，难以有效解决因振动引起的加工精度下降及设备寿命缩短等问题。以某特定型号的角接触球轴承为研究对象，建立滚动轴承动力学分析模型，开展轴承结构参数和工况条件对高速精密机床主轴轴承的振动特性研究，并设计搭建试验台，进行轴承的振动试验验证。结果表明：增大内圈沟曲率半径系数会增大振动加速度级，增大外圈沟曲率半径系数会使其减小；外圈沟曲率半径系数对轴承振动加速度级变化的影响更显著；通过设定合理的径向载荷、轴向载荷及内圈转速范围，可降低角接触球轴承的振动加速度值；试验结果表明轴承加速度级的理论分析与试验值之间的误差为8.33%，验证了仿真模型的精确性。

• 自动化产线的动态仿真优化与实时映射技术研究

  聂文雪，陈超，董小旭，杨化林

  动态仿真优化与实时映射技术在制造业中日益受到重视，因其能提高生产线的设计精度、运行效率和适应性，是实现高效、智能化生产的关键技术，但该技术在应用中还缺乏一定的通用性。深入介绍自动化产线的构成以及运作过程，并提出一种通用化孪生模型构建方法。该方法可以在虚拟环境中精确模拟实际生产过程，进而对产线中可能发生的生产异常进行深入分析和有效优化。此外，展示了虚拟调试技术的实际应用，包括通信连接测试、人机交互测试和程序调试测试。最后，设计并实施一种虚实产线实时映射方案，通过实验验证了虚拟与实体产线的同步性。这不仅增强了生产线的适应能力和故障预防机制，也为未来制造业智能化转型提供了有力的技术支撑。

• 数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究

  李忠群，欧阳芷楠，刘鸿，丁鹏，孙健聪，曾朝朋，朱思佳

  针对数控机床中控制误差对零件精度与表面质量的影响，探讨机床直线电机进给伺服系统的建模、参数辨识、评估与优化等关键问题。通过对永磁同步直线电机模型和进给伺服系统控制器进行建模，确立系统的基本框架。为了精准捕捉其动态特性，在参数辨识方面，采用卡尔曼滤波的辨识方法对伺服系统的质量、黏性阻尼系数及库仑摩擦力进行辨识，并将辨识参数代入系统模型，验证了卡尔曼滤波辨识结果的准确性。最后，为减小机床控制误差，针对进给伺服系统的评估与优化提出时域性能指标，并通过试凑法对进给伺服系统的控制进行参数优化，同时验证了优化参数的可靠性。

• 基于遗传算法的可重构组合机床工序规划方法

  刘晓飞，易建业，谢晖，龚双，雷文魁

  针对目前基于人工设计的工艺排布效率低、不利于智能化和自动化的问题，对计算机辅助工艺规划（CAPP）系统进行研究，并提出一种基于遗传算法的工艺智能排布方法。通过对加工区域进行离散化，建立相应的数学模型，制定适应该问题的遗传算法编码规则，并基于遗传算法求解该模型，得到工艺排布矩阵。最后，通过导套机加工实际生产工艺排布案例验证该方法的可靠性。结果表明：与实际设计过程对比，该方法将几小时的工作量缩短至几分钟，极大减少了工艺人员的工作量，提高了工艺排布效率，有利于工艺排布的自动化和智能化。

• 五轴线性加工刀触点轨迹误差综合补偿与修复

  陈良骥，黄强，李慧莹，王鹏程，徐浩浩，高寒松

  在五轴线性插补过程中，平动轴和旋转轴的联动会使刀触点产生非线性误差，同时采用微小直线拟合工件轮廓时会存在轮廓误差。为了降低综合非线性误差（非线性误差和轮廓误差），提出一种刀触点轨迹误差补偿与修复方法。以选定的2段加工数据作为加工的起点和终点，求出插补过程中的理想刀心点和实际刀触点，通过计算得到实际刀触点到理想刀触点轨迹线段的距离和垂直单位矢量，利用起始/终止刀轴矢量和理想刀触点轨迹矢量计算得到轮廓误差的补偿方向，通过弓高误差计算近似轮廓误差，对刀心点进行综合修复，从而实现对轨迹误差的修复和补偿。应用MATLAB仿真可得: 补偿修复后的轮廓误差降低了74%，刀触点轨迹非线性误差降低到了1.8 μm以下；实际加工时，补偿和纠正后的最大表面粗糙度为1.240 μm，相比补偿和纠正前（6.667 μm）的降幅为81.4%，验证了所提方法的有效性。

• 基于最小二乘法的五轴联动数控机床加工误差补偿方法

  唐永忠，叶家福，卢健，王宽田

  由于机床运动轴几何误差、热误差等多种因素的影响，实际加工过程中往往存在较大的误差。为了提高加工精度，提出一种基于最小二乘法的五轴联动数控机床加工误差补偿方法。构建机床参考坐标系到刀具的变换矩阵以及参考坐标系到工件的变换矩阵。基于两种变换矩阵，构建五轴联动数控机床综合误差模型。同时，建立机床的误差非线性补偿模型，引入单位矩阵，通过最小二乘法实施待估计参数的非线性参数估计，实现机床加工误差补偿。实验结果表明：设计方法的加工误差可以控制在0.01 mm以内，通过消除非线性因素的影响实现了加工误差的大幅降低；在精加工阶段，其领先地位得到进一步巩固。

• 孪生Transformer编码胶囊数控机床主轴故障分类网络研究

  孙惠娟，邓聪颖

  主轴作为数控机床最重要的机械模块之一，及时检测其故障可保障机床的运转效能和加工精度。由此，提出一种孪生Transformer编码胶囊数控机床主轴故障分类网络。利用二维化预处理模块，得到较完整的原始数控机床主轴轴承振动数据；采用改进Transformer编码特征提取模块，获得深层次振动信号特征；通过高级胶囊特征转移网络实现特征映射；最后，使用孪生Transformer编码胶囊分类网络完成数控机床主轴故障样本的分类。选择XK7145型铣床完成健康轴承、内外圈故障轴承及滚珠故障下的无磨损刀具与磨损刀具故障诊断实验。结果表明：文中方法的平均主轴故障诊断准确率可达95.1%，相对于ISERAVF-net、VSCPC-net方法的平均准确率升高6.9%和12.3%，且文中方法的可视化分类效果较优，采用文中方法检测主轴故障的实验效果更佳。

• 重力自降型多级薄壁伸缩臂机构设计及寿命评估

  李硕，曹彦生，张韬懿

  核工业热室内需配备能沿 z 轴大行程升降的重载机械手，为此设计了专用的伸缩臂。伸缩臂采用多级薄壁圆筒嵌套结构。各级筒体间，研制了新型可调节滚动直线轴承作为支承导向结构，从而使其在大弯矩载荷下的伸缩阻力骤减，并能通过调节消除支承间隙、提高支承刚度。伸缩臂在顶部柔性传动机构的提升力和重力作用下，逐级有序伸缩，以较小的外径尺寸，实现了大行程、大负载，伸缩长度比达5∶1。最后建立了力学模型，利用Hertz弹性接触理论及有限元仿真研究了滚轮载荷分布特性，对伸缩臂的使用寿命进行了评估及试验验证。结果表明:该伸缩臂的寿命满足需求，已在实际工程中批量应用。

• 基于扩展卡尔曼的伺服主动谐振抑制研究

  黄钙，王孝四，潘鑫，陈玥，卢少武

  针对伺服系统在高精高速控制中发生的机械谐振现象，提出一种新型主动谐振抑制方案。建立双惯量的动力学方程，采用IP控制结合状态反馈的方式来提高极点的自由度，通过调整阻尼系数来配置极点位置,从而抑制机械谐振;同时为了改善阻尼系数对系统响应时间的影响，加入自适应前馈项来降低系统阶次，提高系统动态响应。设计一种扩展卡尔曼观测器对轴矩和负载惯量进行在线辨识，进而自适应调整反馈系数和前馈系数。最后，在理论分析的基础上进行了仿真验证。结果表明：所提主动抑制方案具有很好的谐振抑制效果和动态响应，验证了该方案的有效性。

• 剖分式直齿锥齿轮的数控加工运动求解

  段新峰，王斌，房建垒，耿瑞广，赵贺龙，李喜燕，李聚波

  为了实现剖分式直齿锥齿轮的数控加工，基于直齿锥齿轮剖分切齿的刀位求解，结合通用五坐标数控机床，建立立铣刀侧铣加工剖分式直齿锥齿轮的坐标转换关系，推导各坐标系之间的转换矩阵。根据已知的刀轴矢量和刀心坐标，分别求解立铣刀侧铣剖分式直齿锥齿轮时的机床直线运动轨迹、回转运动轨迹的显函数表达式。通过VERICUT软件的切齿加工仿真，初步验证了运动轨迹的正确性。通过实际的齿面加工及齿面检测，进一步验证了立铣刀侧铣加工剖分式直齿锥齿轮数控加工运动求解的正确性。

• 基于刚柔耦合的舱门扭力杆机构疲劳寿命分析

  曹岚，柳士林，王瑞，王鹏飞，钱阳

  针对舱门模型精确性低、扭力杆机构开发周期长、理论分析结果单一等问题，建立舱门的刚柔耦合动力学模型，提出有限元分析和多体动力学理论相结合的疲劳寿命预测方法，并根据扭力杆材料的疲劳特性，利用nCode软件对扭力杆进行疲劳寿命评估，有效解决舱门机构疲劳试验周期长、费用高等问题。同时搭建舱门实物平台，通过试验为所提方法提供数据支持。结果表明：扭力杆机构危险部位在两侧的薄弱处，舱门结构满足设计要求，所提方法可有效缩短舱门结构开发设计周期，优化舱门结构。

• 一种改进NSGA-Ⅱ算法的多目标优化研究与应用

  钟飞，徐丁宜

  针对某军工企业某维修生产线的多目标优化问题，建立以最大生产线平衡率和最小转运路径长度为目标的优化模型。根据该模型的特点，设计一种改进的NSGA-Ⅱ算法。基于已成熟的动态拥挤度研究，提出左右拥挤度的概念，在总拥挤度相同时，淘汰左右拥挤度更小的个体，进一步保证种群的多样性。同时，为了避免种群陷入局部最优，采用邻域搜索法去除每代种群中重复的个体，并引用独立于种群的精英保留策略，避免优秀个体丢失。最后，通过实例验证了该算法的有效性，并采用改进NSGA-Ⅱ算法将该实例中的生产线平衡率提升了约25.29%，转运路径长度减小了约36.86%。

• 斜轴式柱塞马达振动和噪声特性试验分析

  吴永源，黄惠，陈金兰，苏昭群，郭巧惠

  为获得不同工况下斜轴式柱塞马达内部的激振源和噪声源，搭建其振动与噪声试验平台，在半消声室外通过数据采集系统对马达的振动和噪声信号进行采集和分析。试验结果表明：斜轴式柱塞马达的振动烈度与噪声等级随马达的转速与压力的增加而增大，且不同工况下马达内部的主要激振源和噪声源不同。在同一压力下，当转速从500 r/min增加到1 200 r/min时，马达外壳表面的最大振幅位置从壳体转移到后端盖；在同一转速下，当压力从5 MPa增加到15 MPa时，马达内部的主要噪声源从主轴的偏心与不平衡转变为由配流冲击与流量脉动引起的压力脉动。

• 基于LSTNet的液压爬模压力预测研究

  严国平，李仕煌，李京，钟飞，许超斌

  液压爬模是一种用于建筑施工的设备，对其进行压力预测将有助于在桥梁建设过程中监测工作状态与提供故障预警。为了获得更加精准的压力预测结果，提出一种基于长短期时间序列网络（LSTNet）的液压爬模压力预测模型。通过Spearman相关系数法筛选与液压爬模设备压力数据强相关的数据，减少不相关数据的干扰。利用LSTNet模型寻找液压爬模设备压力数据的长期和短期依赖，并引入线性的自适应回归层，结合神经网络的非线性部分，提高网络模型的预测精度。最后使用常泰长江大桥液压爬模项目采集的压力数据进行模型的训练，并与LSTM模型、LSTM-Attention模型和CNN-BiLSTM-Attention模型进行对比。结果表明：在液压爬模的压力预测实验中，LSTNet模型展示了良好的拟合性和预测性能，相较其他3个模型的准确率更高。 此外，LSTNet模型结合了线性与非线性特征提取能力，增强了时间序列数据的建模灵活性和准确性，提升了模型的预测性能。

• 液压多路激振阀及其控制特性辨识

  年魁

  针对现有转阀难以实现输出激振波形频率、幅值、偏移同时控制的问题，提出一种新的液压多路激振阀，建立了阀控激振系统的动力学模型，仿真辨识了输出波形频率、幅值、偏移等控制特性。在此基础上，设计制造了液压多路激振阀样机，并对其输出波形频率、幅值、偏移等控制特性展开了实验辨识。研究结果表明：所提液压多路激振阀对于输出波形频率、幅值及偏移均有很好的控制特性。其中，波形频率与阀芯转速成正比，频率范围为1~100 Hz；波形幅值与阀芯轴向位移及供油压力均成正比；波形偏移与两阀芯轴向位移差值也成正比。

• 致密气井筒热流耦合高压气水两相温度场动态特性

  刘春花，刘新福，郝忠献，黄守志，李明

  分析井筒气水两相管流温度的动态分布对保障致密气井连续稳定安全开采和实现智能计产具有重要意义。综合井筒流体、油管、环空、套管、水泥环和地层之间热流耦合传热，将井筒流体的焓、焦耳-汤姆逊系数、温度梯度、传热速率等热力学和两相流动力学进行统一，提出适用于致密气井筒气水两相流态温度场分布预测方法，从而通过数值模拟和井场测试更全面和准确地分析致密气井筒温度分布随产量、管径、地层温度、导热率等动态变化情况。结果表明：在气水两相流热耦合作用下，提高致密气井产量、缩小油管内径、提升地层温度和降低地温梯度会增大井筒内单位质量流体承载的热量，并有助于井筒保温和有效抑制水合物的生成，且深井处井底温度的影响较大；改变油管、环空和套管以及水泥环导热率会影响井筒传热系统的总热阻、松弛距离与无因次时间，并改变井筒整体温度的分布；与产量和地层温度相比，总传热系数对井筒温度的影响较小。

• 非对称轴向柱塞泵热力学建模与分析

  张好明，汪成文，赵二辉，权龙

  为了精确分析非对称轴向柱塞泵各组件温度分布规律，考虑滑靴的自旋，建立非对称轴向柱塞泵摩擦副黏性摩擦功率损失和容积功率损失数学模型，利用Fluent软件对柱塞泵发热情况进行仿真计算，并讨论了柱塞泵转速、工作压力对柱塞泵组件发热情况的影响。结果表明：非对称柱塞泵最高温度出现在滑靴位置，转速和工作压力均会影响柱塞泵发热情况，其中转速的影响更为显著，当主轴转速由1 000 r/min增大到2 000 r/min时，最大功率损失增加幅值为269%，最高温升为12 ℃。

• 掘进装备臂架关节驱动电液系统自适应抗扰降阶控制

  梁浩，张德义，牛雪梅，谢兵

  针对掘进装备臂架关节驱动电液系统的非线性特性、参数不确定性、外部扰动大等问题，提出了一种基于降阶模型的自适应抗扰控制方法。通过对系统进行降阶处理，结合滑模自适应控制器和线性扩展状态观测器,将线性扩张状态观测器观测信息视为反馈信息直接使用,同时观测扰动来补偿剩余的不确定性，提高了鲁棒性和跟踪性能。自适应抗扰降阶控制器不依赖关节驱动系统参数，仅需知道系统输出位移，可有效降低控制参数的数量。结果表明：自适应抗扰降阶控制器不仅可以实现关节驱动系统位置输出的高精度控制，还可有效观测系统的输出状态及扰动，对参数变化具有更强的鲁棒性。

• 适用于变工况的锚杆电动缸建模及数值模拟

  王万里，张宏，周旭，杨超超，吴钰炎

  针对煤矿井下液压锚钻设备的研究现状，设计一款适用于锚杆钻机的电动缸。采用行星滚柱丝杠作为运动机构，基于拉格朗日方法建立电动缸运动机构的刚体动力学模型，考虑了重力加速度和垂直顶升工况。利用Simulink建立拉格朗日数学方程的仿真计算模型，并对3种工况下电动缸的工作特性进行了数值模拟。研究结果表明:丝杠扭矩和输出载荷之间呈线性关系，在较大的角速度或者角加速度工况下，工作效率均会有所降低;恒角加速度工况扭矩受到负载影响，功率和效率主要受到角加速度的影响；恒角速度工况的功率和扭矩主要受到负载的影响，较高的角速度会导致效率降低。通过对3种工况下扭矩、功率和效率的影响因素分析，验证了该动力学模型的正确性。

• 高速叶片泵流体噪声变化特性研究

  司国雷，李彬杰，杨润雪，李健伟，魏列江

  为了研究高转速工况下叶片泵噪声的产生机制和变化特性，采用计算流体力学和计算气动声学联合仿真技术，对高速叶片泵的流体噪声变化规律进行数值模拟。通过建立高速叶片泵流体噪声计算模型，在考虑声固耦合的情况下，研究了转速和油液温度对高速叶片泵流体噪声的影响，并进行了实验验证。结果表明：在相同频率下，体声源强度高于面声源强度，且随着频率的上升，声压总体呈现下降趋势；随着油液温度的升高，由流量脉动和空化引起的流体噪声减小，温度每上升30 ℃，噪声值总体下降1.15~8.76 dB。

• 基于AMESim-Simulink的液压起重系统动态性能仿真研究

  王新，李俊士

  为提升液压起重系统的动态性能，以某款液压平衡阀为核心元件，分析其3种工作状态，设计一个泵阀协同控制的液压起重系统，利用AMESim-Simulink搭建平衡阀以及液压起重回路模型。仿真结果表明：平衡阀控制的液压起重系统处于小流量、小负载工况下时，其负载由静止到下降的过程中会出现速度峰值高、速度稳定慢的问题；相比仅有平衡阀控制的液压起重系统，基于模糊PID的泵阀协同控制的液压起重系统在小流量、小负载工况下的速度超调更小，速度稳定时间更短。

• 液压支架动作过程用液需求分析

  张占东，陈吉顺，李珂，赵文超，韦春辉

  液压支架智能稳压供液技术及其供液流量与压力动态匹配方法是大型煤机装备智能化发展的方向之一，而支架在执行各工艺动作过程中的用液需求分析与预测则是重要的理论基础。基于对综采(综放)工作面“三机”协同作业模式的分析，以液压缸运动方程、支架液压阀阀口流量方程及液压介质连续性方程为基础，建立支架在执行“降柱-移架-升柱-推溜”4类基本工艺动作时的用液需求预测模型；以ZF17000/27.5/42D型液压支架为原型搭建了仿真模型，以液压缸运动速度最高、系统压力波动最小为目标得到了支架完成上述4类动作过程中的最优供液量。研究结果表明：液压支架在完成各工艺动作过程中的用液量与支架供液系统压力差、液压缸结构参数以及操作阀性能参数有关。

• 表面微织构激光加工技术研究进展与应用分析

  曹彪，杨发展，杨宇，姜芙林，刘朝伟

  材料表面织构化处理工艺能够有效提高材料表面的减摩抗磨性能并改善内部的应力分布状态，近年受到国内外研究人员的广泛关注。介绍了激光去除表层材料机制以及激光加工表面的织构形状对接触界面摩擦性能的影响，同时综述了激光加工技术与其他技术相结合加工表面织构的研究及其进展，进一步探讨了织构表面降低摩擦磨损的影响因素及作用机制。此外，对激光表面织构在减摩抗磨、改变疏水性以及增强表面强度方面的应用以及在表面改性的应用前景方面进行了展望与分析。

• 基于混合注意力机制的滚动轴承故障诊断方法

  郑玉婕，沈兴全，周进节，双立，杨启俊

  针对普通滚动轴承智能故障诊断方法自适应提取能力弱及故障诊断率低的问题，提出一种基于混合注意力机制模型的滚动轴承故障诊断方法。将一维原始振动信号通过连续小波变换转换为二维特征图像，输入到卷积核注意力机制中以自适应提取故障特征；将提取特征后的图像输入到TDSC模型中，以此量化模型参数、减少每个参数占用内存和对训练好的复杂模型进行压缩，同时提高模型的推理速度和模型训练的准确率；最后，通过2个不同的公开轴承数据集进行实验验证。结果表明：2个数据集故障诊断的最高准确率分别达到了99.99%和99.70%，证明了基于混合注意力机制的轴承故障诊断方法的可行性和优越性。

• 基于BAACMD-NGO-TMSST的变转速滚动轴承故障诊断

  吴欢，马洁

  在变转速工况下，滚动轴承时变故障特征提取困难，且时间重分配的多重同步压缩变换（TMSST）易受噪声干扰，其相关参数的确定不具备自适应性。针对此问题，提出一种基于BAACMD-NGO-TMSST的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过BAACMD将故障信号分解为多个分量，采用基尼指数和包络熵作为综合指标选取最优分量，从而去除噪声干扰；采用北方苍鹰优化算法（NGO）对TMSST进行参数寻优；最后，利用优化后的TMSST对最优分量进行时频分析，并计算最大TF包络谱（TFES）提取故障特征。通过仿真信号和渥太华轴承数据集，验证了所提方法的可行性和有效性；与其他降噪方法对比，BAACMD在降噪方面具有优越性；与其他时频分析方法对比，所提方法具有更好的特征提取效果。

• 基于子集模拟和通用生成函数的结构可靠性分析

  鲍志鹏，周金宇

  传统的结构可靠性分析方法在处理多维非正态分布、小失效概率以及功能函数高度非线性问题时，很难以较低成本获得满意的精度。为了克服现有方法的不足，将子集模拟法（SS）与通用生成函数（UGF）相结合，提出结构可靠性分析的UGF-SS法。根据子集模拟思想，利用通用生成函数获得中间失效概率，从而获得结构失效概率。对随机变量进行低密度离散，获得结构通用生成函数，划分中间事件，计算失效概率。在之后的模拟中针对中间事件进行非均匀自适应细分，获得每层中间失效概率。最后一层模拟利用拉丁超立方抽样扩充中间事件样本，计算失效概率。模拟结束后，各中间失效概率相乘得到结构失效概率。通过算例分析验证了所提方法的合理性和可行性，所提方法在保留子集模拟法高效率的同时，发挥了通用生成函数对任意随机变量和功能函数的普适性，保证了结果的精度。

• 基于DFTA-BN的架廊机液压驱动系统可靠性分析

  侯润锋，王大江，郭锐，王刚锋，杨军康

  架廊机是装配式综合管廊节段吊装及铺设的专用设备，为保障其液压驱动系统安全高效运行，研究了基于动态故障树分析-贝叶斯网络（DFTA-BN）的液压驱动系统可靠性分析方法。依据架廊机工作原理及液压系统，构建了T-S动态故障树模型，并映射为BN有向无环图。通过DFTA-BN对液压驱动系统进行双向推理，采用GeNIe后验概率推理出系统故障的关键致因链，对系统重要度及灵敏度进行分析,并验证了DFTA-BN模型的有效性。结果表明：在任务时间内，液压驱动系统在初始时间段发生故障的概率较大；关键致因链共有8条，其中，液压油故障、油缸密封件损坏、液压缸载荷不均、导轨润滑不良和液压阀组故障是系统风险因素；电机、液压泵、导轨和溢流阀是系统薄弱环节。