新型节能液压抽油机的控制系统设计
抽油机节能控制系统设计

抽油机节能控制系统设计摘要:针对油田抽油机轻载时效率低、功率因数低,且现有的轻载节能模型要求精确了解电动机的模型和参数,难以用于工程实现等问题,利用电机线性化的转矩-转差率关系,对恒转矩负载介绍了电机选型方式。
在电机控制上考虑了抽油机上行和下行对能量的需求,在周期上对电机驱动供电进行了合理的配置,本方法有实用、简单的特点,可使电动机的效率有较大提高,大量节约了抽油机的用电量。
引言在油田实际运行中,由于电动机产品容量不连续性,安全系数选择过高等因素,使电动机额定负载总是超过最大可能峰值30%,而峰值所持续的时间又往往远小于总运行时间。
电动机运行在轻载的时间占了它运行时间的大部分。
轻载时,尤其是负载率低于20%的情况下,有功电流很小,而无功电流不变。
本文在基于抽油机电机近似恒转矩负载的情况下,假定已知负载特性和电机额定参数,根据不同工况(负载转矩和运行频率)按一定规律来调节电机的输入电压或脉宽使整个抽油机系统效率提高。
1.电机的选型:针对抽油机负载情况,需要合理计算出电机的负载。
负载分为抽油机克服重力做功情况以及抽油机依靠重力自行转动部分。
电机力矩的选择是电机选型的最重要内容,以下内容介绍制约力据选择的因素:A.转动惯量的选择在旋转运动中,物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。
要计算系统在加速过程中产生的动态载荷,即必须计算物体的转动惯量J和角加速度,然后得惯性力矩T=J*。
物体的转动惯量:J=式中,L:长度(mm)D:直径(mm)B.加速度计算控制系统要定位准确,物体运动必须有加减速过程。
已知加速时间,最大角速度,很容易算出奠基的角加速度:=/(rad/s2)C.电机力矩计算T=(J*+TL)/其中:TL为系统外力折算到电机上的力矩;为传动系统的效率。
根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数,即可选出电机型号。
2.控制系统的硬件设计驱动电机的硬件设计可分为控制部分和驱动部分。
控制部分的主要芯片为飞利浦P89V51RD2型单片机和脉冲分配控制器PMM8713。
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》

《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展,抽油机作为油田开采的重要设备,其性能的优化与提升显得尤为重要。
二次调节抽油机液压系统作为一种新型的抽油机驱动系统,具有高效、节能、稳定等优点,在石油开采领域具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍二次调节抽油机液压系统的设计与研究,以期为相关领域的研发与应用提供参考。
二、液压系统设计基础在设计二次调节抽油机液压系统时,首先要明确设计基础和原则。
该系统需满足高效、节能、稳定的基本要求,同时需考虑到系统的可靠性、维护性以及成本等因素。
设计过程中,需遵循以下原则:1. 系统应具有较高的传动效率,以降低能耗;2. 系统应具备较好的稳定性,以保证抽油机的正常运转;3. 系统应具备较高的可靠性,以降低故障率;4. 系统应便于维护,降低维护成本。
三、二次调节液压系统结构设计二次调节抽油机液压系统的结构设计主要包括以下几个方面:1. 动力部分:采用液压泵作为动力源,为系统提供动力;2. 调节部分:通过液压阀、执行器等元件实现系统的二次调节,包括压力、流量等参数的调节;3. 执行部分:将调节后的液压能转化为机械能,驱动抽油机进行工作;4. 辅助部分:包括油箱、滤油器、冷却器等元件,保证系统的正常运行。
四、关键元件设计与选型在二次调节抽油机液压系统的设计中,关键元件的设计与选型至关重要。
主要包括以下几个方面:1. 液压泵:选择合适的液压泵,以满足系统的动力需求;2. 液压阀:选择具有较高控制精度和稳定性的液压阀,以保证系统的调节性能;3. 执行器:根据实际需求选择合适的执行器,将液压能转化为机械能;4. 其他元件:如滤油器、冷却器等,需根据系统需求进行合理选型和配置。
五、系统性能分析与优化在完成二次调节抽油机液压系统的设计后,需要进行系统性能分析与优化。
主要包括以下几个方面:1. 性能分析:通过建立数学模型、进行仿真分析等方法,对系统的性能进行评估;2. 参数优化:根据性能分析结果,对系统的参数进行优化,以提高系统的性能;3. 实验验证:通过实验验证优化后的系统性能,确保系统满足设计要求;4. 持续改进:根据实验结果和实际运行情况,对系统进行持续改进,以提高系统的可靠性和稳定性。
智能化抽油节能测控系统设计

智能化抽油节能测控系统设计发布时间:2021-10-22T07:12:29.494Z 来源:《基层建设》2021年第20期作者:郭保1 昋红霞2 王玉莲2[导读] 摘要:目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手,但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术,常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低,不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
1长庆油田分公司第一采油厂测试实验大队陕西延安 717502;2长庆油田分公司第一采油厂侯市作业区陕西延安 717502摘要:目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手,但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术,常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低,不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
针对这些问题,为了提高抽油机的举升效率,降低能耗,该研究通过数据采集、分析和综合应用,形成了一套智能节能抽油机测控系统,实现了抽油机的优化控制、状态监测和故障诊断。
关键词:空抽;测控系统;节能;智能化由于油层开发整体不断趋向老龄化,抽油机抽汲能力远大于油井的渗透能力,油泵空抽及其造成的电能大量浪费、抽油机寿命缩短问题持续恶化,严重时破坏井下地质结构及原油压力平衡,致使油井提前枯竭。
同时,油田现场还存在抽油机系统状态监控及故障诊断实时性差、可靠性低等问题。
这不仅危害采油生产安全,降低油田生产能力,给国家和油田企业带来巨大经济损失,也给油田企业及社会的稳定与和谐发展造成严重影响。
1 系统结构测控系统由后台PC、以数字信号处理器和单片机结构为核心的智能测控装置和GPRS通信模块组成。
上位机采用PC作为整个系统的高层管理设备,实时监测和管理单台或多台抽油机的工作过程,实现诸如数据存储、查询、分类统计、实时保护、实时报警、信息查询等功能。
同时工作人员可以通过后台PC对抽油机发出控制指令,实现抽油机的远程启、停控制。
《2024年二次调节抽油机液压系统设计与研究》范文

《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展,抽油机作为油田开采的重要设备,其性能的优化与提升显得尤为重要。
二次调节抽油机液压系统作为一种新型的节能型抽油机系统,其设计研究对于提高抽油机的效率、降低能耗具有重要意义。
本文旨在探讨二次调节抽油机液压系统的设计与研究,以期为相关领域的研究与应用提供一定的参考。
二、二次调节抽油机液压系统的设计1. 设计原则二次调节抽油机液压系统的设计需遵循节能、高效、可靠、环保的原则,以确保系统的稳定运行与性能提升。
设计过程中需充分考虑到系统的工作环境、抽油量、压力等因素,确保系统的设计与实际需求相匹配。
2. 系统结构二次调节抽油机液压系统主要由动力源、调节机构、执行机构等部分组成。
其中,动力源为系统提供动力,调节机构通过控制阀实现压力与流量的调节,执行机构则负责驱动抽油泵进行抽油作业。
此外,系统还配备了压力传感器、流量传感器等设备,以实时监测系统的运行状态。
3. 关键技术在二次调节抽油机液压系统的设计中,关键技术包括液压泵的选择与匹配、调节阀的设计与控制、以及执行机构的优化等。
需根据实际需求,选择合适的液压泵,并确保其与系统的匹配度;调节阀的设计需考虑其精度、稳定性及可靠性等方面;执行机构的优化则需从结构、材料等方面进行考虑,以提高其工作效率与寿命。
三、二次调节抽油机液压系统的研究1. 性能分析通过对二次调节抽油机液压系统的性能进行分析,可以了解系统的运行状态及存在的问题。
性能分析主要包括对系统的压力、流量、功率等参数的监测与分析,以及系统在不同工况下的运行效率与能耗等方面的研究。
2. 仿真研究仿真研究是二次调节抽油机液压系统研究的重要手段。
通过建立系统的仿真模型,可以模拟系统的实际运行过程,分析系统的动态特性及性能表现。
仿真研究有助于优化系统的设计,提高系统的运行效率与稳定性。
3. 实验研究实验研究是验证二次调节抽油机液压系统设计与研究的有效手段。
抽油机节能控制系统设计

抽油机节能控制系统设计设计概述:随着现代化工业的发展,对于机械设备的效率和节能程度要求越来越高。
抽油机是重要的机械设备,不仅在工业生产中广泛使用,在石油储运、油田采油等领域也发挥着重要作用。
因此,研发一种高效节能的抽油机控制系统具有非常重要的意义。
设计目的:本设计旨在开发一种节能高效的抽油机控制系统,通过实时控制油泵的流量、压力、转速等参数,以优化系统的能耗,提高设备的效率。
设计内容:1. 系统结构本设计采用基于PLC的抽油机控制系统。
系统包括中央控制器、液压驱动装置、液压阀组、上下行杆、泵体和传感器等部分。
2. 控制算法本设计采用PID控制算法来实现对油泵流量、压力、转速等参数的实时控制。
其中,流量控制采用开环控制,通过多点采样实现闭环控制。
压力和转速控制采用闭环控制,通过根据设定值和实际值的误差来调整控制系统的输出。
3. 优化策略本设计采用了多种优化策略来提高系统的效率和稳定性。
具体包括:(1) 通过降低驱动压力、控制泵体的输出速度,降低能耗。
(2) 通过对传感器数据的实时监测、判断油泵的运行状态,采取针对性措施,避免能源浪费。
(3) 通过智能控制系统实现对整个生产线的优化,提高生产效率和质量。
4. 界面设计为了方便操作和监视抽油机的运行状态,本设计还设计了界面。
界面包括操作界面、监视界面和报警界面。
操作界面:实现对整个生产线的控制操作,包括设定参数、实时监测、数据回放等功能。
监视界面:实时显示油泵的工作状态、工作效率、能源消耗等参数。
报警界面:系统能够根据设定的报警数据进行报警提示,方便工作人员及时处理。
设计结论:本设计应用PLC控制技术,采用PID调节算法,对抽油机的流量、压力、转速等参数进行实时控制,采用多种优化策略,既提高了设备的效率,又大大降低了能耗。
同时,系统界面设计友好,操作简单,极大地方便了工作人员的操作和维护,达到了节能且高效的目的。
新型抽油机节电系统设计

新型抽油机节电系统设计根据我国油田多为低渗透的低能、低产油田的特点,石油行业也成为推广“电机系统节能”的重点行业。
针对目前国内抽油机的现状,介绍了新型抽油机节电系统的设计。
该系统包括现场一次传感器部分、油井控制箱部分及监控中心软件三大块。
抽油机的种类繁多,从采油方式上可分为两类,即有杆类采油设备和无杆类采油设备。
有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类( 如国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机) 和旋转运动类( 如电动潜油螺杆泵) ; 无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵、液压驱动类( 如水力活塞泵) 和气举采油设备。
我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力,多数为低渗透的低能、低产油田,大部分油田要靠注水压油入井,再用抽油机将油从地层中提升上来。
以水换油或者以电换油是我国油田的现实,因而,电费支出在我国的石油开采成本中占了相当大的比例,所以石油行业十分重视节约电能。
目前我国抽油机的保有量在15 万台以上,电动机装机总容量为3 500 MW,每年耗电量逾百亿千瓦时。
抽油机的运行效率特别低,在我国平均效率为25. 96%,而国外平均水平为30. 05%,年节能潜力可达几十亿千瓦时。
除了抽油机之外,油田还有大量的注水泵、输油泵和潜油泵等设备,总耗电量超过油田总用电量的80%,可见,石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。
抽油机节能包括节能型抽油机和抽油机节能电控装置的研制与推广两个方面,对此两大技术的研究方兴未艾。
在全国各油田进行试验或已投运的节能电控装置不下数十种之多,大体上可以分为间抽式、软起动及调压节能型、无功就地补偿节能型、超高转差率多速节能电动机拖动装置和变频调速节能等几种类型。
目前抽油机节电系统仍存在以下缺点和不足:1) 自动化程度不高,联网和通信功能不强,许多设备虽然带有数字接口但是因为没有考虑整体的系统设计,基本都没有利用,形同虚设。
2) 很多节能设备在节能的同时也产生了大量的谐波,对电网及电机均有影响。
基于ARM的抽油机节能控制系统的设计

把变频器 的输 出频率从 5 0 H z 改变到 2 5 H z ,这 P WM 波形 。
时变 频器的输 出电压就需要从 4 0 0 V改变 到约
2 0 0 V。
2节能控制系统的硬件结构
本 系统 主要 由广州 周立 功单 片机 发展 有 限公 司的 E a s y AR M2 2 0 0开 发板 、富士 I GB T -
电力 电子 ・ P o we r E l e c t r o n i c s
基于 A R M 的抽油机 节能控制 系统 的设计
文/ 汪 顺 和
机磁极对数 ;S 为 电机 的转差率 改变频 率和 电压 是最优 的电机控制方法 ,
根据 面积等 效原 理我 们就 可 以用一 系列
等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 ,通过
模拟仿真技术在电子电工实验中的应用
文/ 柏 向 阳
坏 、资源浪费 、试验危 险性大等 问题 。模 拟实 波特图仪等设 备。
在传 统 的 电子 电工 试验操 作 过程 中,由 于对设 备 的 了解程 度 不 够 高,对 实验 步骤 和 思路 的把
验 过程几乎达到真实实验效果 。为 电子 电工 实
( 1 )三相 电能参数的实时采集 ; ( 2 )用 电现场用 电情况的分析与控制 ; 图1 :用 P W M波代替正 弦半 波 ( 3 )用 电现场事件监测与告警 ;
况, 实现了 电机转速随 电机负载的增加而增加 ,
随负载 的减小 而减少 ,从 而使抽油 机能够 工作
在一个节能的合理的状态 。
如果仅改变频率而不改变 电压 ,只降低频率 时 对矩 形波 的控制 来模 拟输 出不 同频 率 的正弦
会使 电机处于过 电压 ( 过 励磁 ) 状态 ,严 重时 会导致 电机被烧坏 。因此变频器在 改变 频率的 波。先 把正 弦半 波 N等分 ,看成 Байду номын сангаас个相 连 的
《2024年二次调节抽油机液压系统设计与研究》范文

《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展,抽油机作为油田开采的重要设备,其性能的优化与提升显得尤为重要。
液压系统作为抽油机的核心组成部分,其性能的优劣直接影响到抽油机的运行效率和稳定性。
本文针对二次调节抽油机液压系统进行设计与研究,旨在提高抽油机的作业效率和降低能耗。
二、二次调节抽油机液压系统概述二次调节抽油机液压系统是一种通过调节液压泵的输出压力和流量,实现对抽油机运行状态的控制和优化。
该系统通过引入二次调节技术,可以在不同工况下自动调整液压泵的工作参数,使抽油机在最佳状态下运行,从而提高作业效率和降低能耗。
三、液压系统设计1. 系统组成二次调节抽油机液压系统主要由液压泵、电机、控制阀、执行机构等部分组成。
其中,液压泵为系统提供动力,电机驱动液压泵工作;控制阀负责调节液压泵的输出压力和流量;执行机构则负责将液压能转化为机械能,驱动抽油机工作。
2. 设计原则在设计二次调节抽油机液压系统时,应遵循以下原则:(1)安全性:确保系统在运行过程中具有较高的安全性能,避免因压力过高或流量过大而导致的设备损坏或人员伤亡。
(2)高效性:通过优化系统结构和工作参数,提高系统的运行效率和作业效率。
(3)节能性:在保证系统正常运行的前提下,尽量降低能耗,提高能源利用效率。
(4)可靠性:确保系统的稳定性和可靠性,减少故障率,提高设备的使用寿命。
四、关键技术与研究方法1. 关键技术(1)二次调节技术:通过引入二次调节技术,实现对液压泵输出压力和流量的自动调节,使抽油机在最佳状态下运行。
(2)智能控制技术:采用智能控制技术,实现对抽油机运行状态的实时监测和控制,提高系统的自动化程度和运行效率。
(3)液压元件优化设计:对液压系统的关键元件进行优化设计,提高其性能和可靠性,降低能耗。
2. 研究方法(1)理论分析:通过对液压系统的工作原理和性能进行分析,确定系统的设计参数和关键技术。
(2)仿真研究:利用仿真软件对液压系统进行建模和仿真分析,验证设计的合理性和可行性。
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新型节能液压抽油机的控制系统设计
崔平正
(新疆石油学院机械电子工程系,新疆乌鲁木齐830000)
摘要:抽油机节能增效一直是生产中迫切需要解决的问题。
为此作者设计了一种采用了新型节能液压系统的游梁式抽油机,将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合,采用可编程序控制器P LC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成,可将换向时的动能回收利用,减少了驱动功率,节能效果显著。
本文介绍了该新型节能液压系统游梁式抽油机的P LC控制系统I/O接线图、程序框图和梯形图。
关键词:抽油机;液压系统;控制系统;P LC
中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:1001-3881(2005)8-143-2
The D esi gn i n g of a New Style and Energy Sav i n g Beam Pu m p i n g Un it
Hydrauli c Con trolli n g Syste m
CU I Ping2zheng
(Depart m ent ofMechanical&Electr onic,Xinjiang Petr oleu m College,U ru mqi830000,China) Abstract:O il extracting efficiency with good energy saving characters has been an i m perative p r oble m re mained t o be s olved1A ne w style bea m pu mp ing unit of energy saving hydraulic contr olling syste m was designed1Contr olled by P LC,combined hydraulic trans2 m issi on technique with mechanical orthographic equilibriu m,the system can reclai m and reutilize the kinetic energy during its redirec2 ti on,s o the driving power is reduced and the energy saving pur pose is reached1The I/O distributi on,the diagra m of p r ogra m fra me and ladder p r ogra mm ing of the syste m were intr oduced according t o technol ogy p r ocedure1
Keywords:Bea m pu mp ing unit;Hydraulic syste m;Contr olling syste m;P LC
0 引言
抽油机是将石油从地下采到地面上的采油设备,在油田得到广泛应用,其中游梁式纯机械抽油机占绝大多数,但随着井深的不断增加,以及油井开采经常出现复杂的条件,如高粘、重蜡等导致抽油泵排量降低,为了保证生产,迫使抽油机体积增大,相应地增大了电动机的功率,即增加了能耗,加大了生产成本。
因此,抽油机节能增效一直是生产中迫切需要解决的问题。
长期以来,人们虽然对抽油机进行了各种各样的改进,但节能效果并不明显。
为此,作者设计了一种采用了新型节能液压系统游梁式抽油机,将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合,采用可编程序控制器PLC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成,可将换向时的动能回收利用,尤其是减少了驱动功率。
与同型号常轨游梁式抽油机相比,作为整机动力源的电机的功率降低了一个等级,能耗降低30%,节能效果显著,同时还提高了采油效率。
1 新型节能液压系统工作原理
如图1所示,当新型节能液压系统抽油机开始工作时,电机启动泵15,液压油经二位四通电磁换向阀12进入动力油缸2的无杆腔,给活塞a向上的推力,使游梁1向上摆动,与此同时,二位二通电磁换向阀11电磁铁1Y A通电,进入动力油缸2无杆腔的液压油在端面B上产生向下的作用力,则B产生位移,使C腔里的液压油经单向阀6与蓄能器9的液压油合流经调速阀10、换向阀11、单向阀8、换向阀13进入平衡油缸14的有杆腔使活塞杆向右移动,即拖动配重W′右移。
当游梁1上升到最高点时,二位四通电磁换向阀12电磁铁3Y A通电响应换向,泵15排出的液压油进入动力油缸2的有杆腔,使活塞下行,即游梁1向下摆动,与活塞上行时同理,此时,二位四通电磁换向阀13电磁铁4Y A通电置右位,液压油进入平衡油缸14的无杆腔,活塞杆拖动W′向左移动。
当游梁1下降到最低点时,二位四通电磁换向阀12、13又响应换向,重复游梁1上升时的工作过程,
循环往复。
图1 游梁式抽油机新型节能液压系统图
2 系统硬件设计
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3
4
1
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《机床与液压》20051No18
211 P LC 选型
PLC 体积小、能耗低、功能强、可靠性很高、抗干扰能力强、适应性强,可根据用户需要进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。
它还具有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
当硬件配置确定后,用户可以通过修改程序,方便快速地适应工艺条件的变化。
本PLC 控制的是一个单体控制小型液压系统,须控制10个点。
选用OMRON 的CP M1A 系列、电源为AC 型CP M1A -20CDR -A 的PLC 即能满足其控制要求,它具有结构紧凑、适应性强、性价比高、指令系统功能强大、较快的处理速度和大型P LC 的功能等优点。
212 P LC 外部输入输出端子接线图
(图2)
图2 I/O 分配图
3 系统软件设计
311 P LC 流程框图(图3)312 抽油机游梁与配重的工作流程图(图4)313 控制系统梯形图
图3 P LC 流程框图
在该新型节能液压系统游梁式抽油机中,游梁的上升和下降及配重的左移和右移动作是顺序执行的,而且游梁与配重的动作同时进行,所以,该梯形图(图5)的设计是根据液压系统元件的动作先后顺序设计法中的并行序列结构来编写程序。
4 试验情况
PLC 控制系统设计完毕后,首先在计算机上用OMRON 公司LSS 软件做仿真模
拟、逻辑关系分析,
从理论上验证系统软件的正确性,然后在实验室进行实用性试验:将各个控制点与OMRON 的CP M1A 型
图4 游梁与配重的 工作流程图
PLC 对应的位置相连接,
按抽油机工作过程给出指
令,试验硬件的质量及可靠性,检验其性能参数。
当确定其全部满足设计要求后,安装在新型节能液压系统游梁式抽油机上,进行油田现场的应用性试验,情况表明,该PLC 控制系统工作性能良好,并且相当稳定,达到了设计要求。
图5 梯形图
5 结束语
该新型节能液压系统游梁式抽油机的PLC 控制系统能使游梁的上升、下降和配重的左移、右移动作准确可靠地实现自动化控制,从而将换向时的动能回收利用,达到了节能的目的。
与伺服控制系统相比,它具有抗干扰能力强、体积小、造价低等特点。
由于受现场环境等因素的影响,目前还未能进入实际的生产应用阶段。
参考文献
【1】华东石油学院1石油钻采机械(下册)1北京:石油
工业出版社,19801
【2】雷天觉1液压工程手册1北京:机械工业出版社,
19901
【3】崔平正,邓向明1一种用于抽油机的新型节能液压系
统设计分析1机床与液压,2000(6):611
【4】廖常初1P LC 编程及应用1北京:机械工业出版社,
20021
作者简介:崔平正(1962~),男,山东平度人,副教授,主要从事流体传动与控制、石油机械的教学及研究工作。
E -maill:cpz136@1261com 。
收稿时间:2005-06-01
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441・《机床与液压》20051No 18。