考虑连杆-曲轴变惯性影响的活塞二阶运动分析

为分析活塞二阶运动轨迹和裙部侧向力,提出一个包括连杆和曲柄动力学在内的活塞动力学和摩擦学耦合分析模型.该模型同时也将活塞环组摩擦力、活塞销和曲轴偏置、配缸间隙对活塞动力学和摩擦学的影响考虑在内.计算和比较了连杆和曲轴变惯性对活塞二阶运动和侧向力的影响,同时也分析了配缸间隙对活塞二阶运动的影响.结果表明,连杆变惯性及配缸间隙都对活塞二阶运动和裙部侧向力有重要影响.     

集成式电液制动系统建模与压力控制方法研究

以集成式电液制动系统（integrated electro-hydraulic brake,I-EHB）为研究对象,建立了其机械、液压子系统的数学模型,得到了系统的5阶非线性状态方程.在I-EHB系统处于不同压力下的平衡状态的方程进行线性化处理,得到系统的传递函数,并利用AMESim软件验证了传递函数的正确性.设计了基于PID控制的位置-压力串级控制器,伺服主缸活塞处于死区行程内,采取以补偿孔位置为活塞运动目标的位置反馈控制;超过死区行程后,采用以伺服主缸目标压力跟随为控制目标的压力反馈控制.将伺服主缸压力响应时间和超调量分别控制在80 ms,6%内,有效提高I-EHB系统的制动安全性和舒适性.      

液压凿岩机部分结构参数的设计

介绍了双面回油型液压凿岩机冲击机构的工作原理,给出了其活塞运动速度的表达式.以活塞台肩封油段的能量损失最小为优化目标,给出了活塞与缸体之间间隙以及封油长度的计算方法.分析了配油阀的能量损失情况,并以配油阀的能量损失最小为目标,推导出计算配油阀运动行程的方程,给出了阀芯运动行程的确定方法.将上述方法应用于YYT30型液压凿岩机的设计中.测试结果表明该凿岩机冲击机构总效率达到了50%,进一步验证了这种设计方法的正确性.     

内燃机工况对气缸敲击振动的影响探究

为了更深入地了解内燃机工况与敲缸振动的关系,通过建立数学模型和仿真计算验证了内燃机气缸敲击振动峰峰值与发动机转速的非线性关系及与发动机负载的线性关系。内燃机扭矩平衡方程包含了发动机转速、负载和动力扭矩等信息,通过动力扭矩与活塞所受侧推力之间的几何关系将活塞径向加速度引入扭矩平衡方程,以活塞径向加速度在燃烧膨胀冲程上止点处的冲击信号峰峰值来表征敲缸振动的剧烈程度,整理后的数学模型显示加速度振动与内燃机转速为非线性关系、与负载为线性关系,经AVL-EXCITE仿真计算验证了数学模型的正确性。研究结果可以帮助在线监测系统和故障诊断人员根据敲缸振动对转速和负载的敏感性判断是否发生敲缸,为敲缸故障预警提供参考依据。     

油压碎石器结构性能仿真电算的数据分析

根据微机电算分析碎石器结构参数和工作参数的变化对碎石器工作性能的影响,揭示结构参数和工作参数对碎石器性能影响的规律,并得出增加油压、前后缸面积差、冲击行程和活塞质量均可增加单次冲击能量;减小冲击行程、活塞质量可增加冲击频率;增大活塞前后缸面积差可提高冲击效率等相应的结论,对于提高碎石器的设计水平,避免设计的盲目性,缩短研制周期等具有重要作用     

直喷汽油机反转起动次循环起动参数优化

为了使直喷汽油机在无起动机反转直接起动时达到更好的效果,在一台壁面引导式直喷汽油机上研究了对反转成功起动具有重要影响的次循环在不同起动参数下的着火和速度特性。试验结果表明:当水温80℃、残余轨压1.8 MPa、膨胀缸活塞初始位置于上止点后120°、首循环起动边界一定时,基准过渡点前3°次循环点火具有最高的缸压峰值和转速峰值,分别为3.08 MPa和545r/min;一定范围内混合气越浓,次循环着火特性和速度特性越好,缸压峰值在次循环过量空气系数为0.5时比1.0高出32.8%,转速峰值高出19.5%;基于油束和活塞顶凹坑的匹配,喷油正时在上止点前100°左右时表现最优。改变水温、轨压和膨胀缸活塞初始位置等被动参数,最佳点火时刻仍为基准过渡点前3°,最佳过量空气系数范围一般为0.6~0.7,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之前时,喷油正时选择在上止点后100°为最佳,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之后时,喷油时刻越早越好。     

垂直管道水力输送的水击研究与AMESim仿真分析

为降低深海采矿中矿物垂直水力提升中的水击现象,根据垂直管固液两相流的特征,考虑固液两相流密度、浓度、弹性模量等特点,对垂直管水力提升不稳定流开展研究。推导出粗颗粒—匀质浆体两相流提升水击压力波波速方程、连续方程和运动方程,并且基于AMESim软件搭建了垂直管道水击仿真模型。分析了不同管道长度、不同管道直径以及不同颗粒浓度下的水击特性。仿真结果表明:每增加18 m管道长度,平均可以降低约12%的压力峰值,同时减小压力波对管道壁的冲击;每增加10 mm管道直径,也可以降低约7%的压力峰值,但流速增加,紊流强度增大;粗颗粒浓度每增加6%,压力峰值相应增加约2%,与此同时对管道壁的冲击也增加。研究方法及结论对于实际深海采矿中的垂直管道提升具有指导借鉴意义。     

细长型液压启闭机液压缸筒活塞杆挠度的计算分析

基于改进的液压缸阶梯杆模型,对细长型液压启闭机液压缸筒及活塞杆的挠度进行了计算分析,考虑了液压缸安装角度、缸筒与活塞杆配合间隙、液压缸活塞杆自重以及油液质量对杆轴横向变形的影响;依据固体力学基础理论对缸筒、活塞杆的受力与变形进行计算推导,通过建立和求解挠度方程获得了液压缸筒、活塞杆挠度的解析计算方法,并结合工程实际给出了应用算例.结果表明,与有限元计算方法相比,文中方法的计算误差在5%以内.     

压力波动规律研究及其对钻井泵液缸体系的影响

本文在联立活塞的运动方程、液缸内流体的控制方程及阀盘的运动方程三者的基础上,建立起了钻井泵液缸内压力波动规律的一阶数学控制模型,该数学模型可以用来模拟压力随时间的变化规律、阀盘升距的变化规律以及阀盘对阀座的冲击力计算。在此基础上,进一步全面分析了压力波动对液缸体系的影响。     

轧机弯辊缸密封改进

本文对韶钢轧机弯辊系统液压缸缸筒和活塞被划伤及端盖螺栓断裂的原因进行了分析,并提出活塞和活塞杆密封的改进措施,改进后使用效果良好。     

车用甲醇发动机冷却系统的优化设计研究

六缸商用柴油发动机改成M100甲醇发动机,在保证发动机性能一致的前提下,在台架可靠性试验中因冷却系统散热问题出现了活塞环卡滞,活塞销发蓝,缸盖鼻梁区裂纹等故障。通过采用数值模拟方法对冷却系统进行分析,优化设计水套结构,提高缸体缸盖的冷却能力,通过更改气缸垫片水孔优化缸盖各缸水流量分配,增大水泵流量等一系列措施,改善冷却系统。分析结果表明,优化后的水套流速和缸盖散热能力大大改善。最后,通过发动机台架1000h耐久试验验证,解决了甲醇发动机的散热问题。     

基于单缸柴油机表面异常声发射信号的活塞组件摩擦磨损故障诊断与研究

为了诊断并分析某型单缸柴油机的异常声发射信号,在柴油机缸体上安置振动传感器和声发射传感器。利用小波多分辨率算法对比分析了两个传感器的信号。首先通过几何估算提出了异常信号可能对应的两种故障形式,随后根据拆机检查,确认声发射信号中的故障特征来源于活塞组件之间的异常摩擦事件。诊断结果表明:该型号单缸柴油机的活塞组件的结构尺寸设计不合理,在柴油机正常工作中,连杆小头和活塞内部发生了摩擦事件,导致了声发射信号在固定的曲轴转角上出现异常峰值响应。声发射技术为以后有效监测活塞组件摩擦磨损提供了更准确的诊断方法。     

单活塞式液压自由活塞柴油机冷启动过程研究

基于所研制的单活塞式液压自由活塞柴油机原理样机,对冷启动过程中的循环波动进行了试验研究.研究结果表明,约150循环后发动机完成冷启动过程,进入稳定工作状态.冷启动过程中,随着工作循环数的不断增加,下止点位置、反弹量和停留位置的波动逐渐减小;气缸内最大燃烧压力值逐渐减小;压升率极值波动较大并大于临界值.稳定运转后,最大压升率波动减小并趋于稳定;燃烧放热率峰值随工作循环数的增加有所降低,速燃期持续时间没有明显变化;缓燃期和后燃期持续时间逐渐增加;燃烧过程逐渐趋于稳定.     

磨合过程的摩擦学设计研究

利用磨合过程的数学模型分析了内燃机转速、负荷、缸套和活塞环的初始表面粗糙度以及润滑剂粘度等因素对内燃机磨合过程的影响。同时对内燃机磨合过程的摩擦学设计进行了理论上的分析和探讨,利用优化理论对活塞环顶环的剖面形状和磨合过程中内燃机转速和负荷的分配进行了研究。计算结果表明,非对称的活塞环剖面形状可以提高摩擦副的油膜厚度,从而降低磨合失败的可能性;而转速和负荷的合理分配则可以有效缩短内燃机的磨合进程。     

发动机活塞拍击动力学分析及活塞表面磨损预测

针对活塞在缸内的拍击直接导致了活塞和气缸套摩擦磨损的问题,提出在多体动力学分析软件AVL-EXCITE中建立包括活塞、气缸套、活塞环组、活塞销以及连杆的模型,输入发动机相关结构参数和工况条件,进行了活塞拍击动力学仿真,利用模拟结果数据预测活塞表面磨损趋势和分析了活塞型线的变化.结果表明:活塞拍击运动参数随活塞和气缸套之间的间隙变大而增大,本来有中凸型线的活塞变成倾斜圆筒活塞.模拟结果跟实际观察结果相对比,二者有比较好的一致性.     

内摆线柴油机行星齿轮传动机构的仿真

根据内摆线形成原理,利用Solidworks和ADAMS软件建立了内摆线单缸柴油机行星齿轮传动机构实体模型和动力学模型,机构动态特性仿真数据能为内摆线行星齿轮机构的结构设计与优化设计提供依据.并将所建立的模型进一步与传统195单缸柴油机进行仿真对比研究.仿真结果表明:内摆线柴油机活塞实现了完全简谐运动,克服了传统195型柴油机活塞存在复杂往复周期运动的许多缺点,大大降低了汽缸动侧压力,减小了活塞零部件承受的惯性力.文中结果为取代传统内燃机曲柄-连杆动力传动机构提供了参考.     

带有仿生孔的活塞裙部试验研究

受生物界凹坑形非光滑减阻耐磨表面的启发,以XL-2V型发动机为试验对象,根据活塞缸套运动副摩擦特点,以及发动机活塞失效形式,由三水平三因素正交表制订了9种仿生孔形试验方案.在发动机活塞裙部表面加工出优化后的变孔径、变行间距、凹坑和通孔交错的宏观仿生孔.通过发动机台架试验,检测出活塞磨损率和气缸压力变化率两个试验指标,对比验证仿生孔形活塞优于标准活塞的减阻、耐磨特性.得出试验优化设计的主次因素为孔径、孔分布类型和孔类型,最优水平为交错形、凹坑形和孔径甲.     

对置活塞液压输出发动机同步驱动机构动力学分析

结合一种新型对置活塞液压输出发动机（OPHO）整体设计概念,根据其同步驱动机构的工作原理建立了数学理论模型,并运用多体动力学软件Adams搭建了该机构与传统曲柄连杆机构动力学仿真分析模型,得到了该同步驱动机构关键运动部件的受力情况.仿真分析结果表明,OPHO发动机的动力活塞在竖直方向的侧向力较小,缓解了气缸壁磨损的现象,延长了发动机及其零部件使用寿命.其同步驱动机构采用对称布置形式,发动机在水平方向的振动和受力可被抵消,因而发动机的整体平衡性较好.      

内燃机缸套-活塞系统摩擦学与动力学行为耦合分析

建立了内燃机缸套—活塞系统油膜润滑与动力学行为的耦合分析模型，并用数值方法对单缸四冲程内燃机进行了仿真分析。在分析中同时考虑了活塞二阶运动和缸体振动对缸套—活塞间油膜润滑的影响。缸体结构振动响应用有限元法来计算，缸套和活塞间的流体润滑计算通过有限差分法求解平均雷诺方程进行，其中考虑了微凸体接触的作用。在考虑缸套—活塞油膜润滑与缸体结构振动、活塞二阶运动耦合作用的情况下，计算出了缸套—活塞间润滑油膜的最小油膜厚度、摩擦力、摩擦功耗等，同时也分析了活塞二阶运动的变化。通过与不考虑缸体振动时的相应结果对比表明：考虑缸体的结构振动后，缸套—活塞间的摩擦力和摩擦功耗减小，油膜厚度、活塞的二阶运动位移及速度增大。     

单活塞式液压自由活塞发动机控制系统的开发

针对HFPE控制的各种要求,设计了单活塞式液压自由活塞发动机控制系统,提出了针对液压自由活塞发动机的控制策略.重点分析了活塞下止点位置修正和起动时活塞位置调整控制难点和面临的问题,根据液压自由活塞发动机特性提出了下止点位置修正控制策略.原理样机试验结果表明,该控制系统对液压自由活塞发动机的起动和连续运行的频率控制合理可靠,验证了控制策略的合理性和可行性;改善了液压自由活塞发动机下止点位置控制,保证了非正常情况下活塞回位,实现了可变压缩比控制,改善了冷起动和缸内燃烧效果.