旋叶式压缩机叶片动态接触激励机理

为表征圆弧简谐曲线组合型旋叶式压缩机叶片动态接触激励,基于气体热力学控制方程,建立工作介质在吸入、压缩及排出等过程中压缩机基元容积数学表征模型,研究压缩机基元腔气体压力变化规律。自制微型压力传感器,搭建旋叶式压缩机基元腔气体压力测量试验台,测试并验证压缩机基元腔气体压力计算方法的合理性。基于达朗贝尔原理建立叶片刚体动力学方程,计算叶片与滑槽、叶片与缸体间的非线性动态接触激励力。研究叶片偏距、叶片质量、转子转速、背压腔压力等结构及工况参数对旋叶式压缩机叶片动态接触激励的影响规律。研究结果表明:基元腔压力解析计算曲线与实测曲线变化规律基本一致,二者吻合程度较好;优化叶片偏距可在一定程度上改善叶片受载情况,而叶片质量对其影响较小;在额定背压腔压力条件下,转速高于8 020r/min时叶片已出现脱空现象,因此为了防止叶片脱空以及降低摩擦磨损,应根据转速与背压腔压力关联规律对背压腔压力进行动态控制;叶片动态支反力与动态接触力等计算结果可为压缩机机械噪声预估提供激励数据。     

旋叶式压缩机的动力特性

研究了旋叶式压缩机的结构特点．依据达朗伯原理,建立了结构受力的数学模型,并编制软件对其进行了动力分析,对旋叶式压缩机的两种典型结构进行了受力分析及比较．研究结果表明,新型双作用旋叶式压缩机在滑片受力、摩擦耗功等方面均表现出明显优势,是一种有发展前景的新机型．研究结果为旋叶式压缩机设计提供了必要的理论依据     

旋叶式压缩机的动力特性

研究了旋叶式压缩机的结构特点．依据达朗伯原理,建立了结构受力的数学模型,并编制软件对其进行了动力分析,对旋叶式压缩机的两种典型结构进行了受力分析及比较．研究结果表明,新型双作用旋叶式压缩机在滑片受力、摩擦耗功等方面均表现出明显优势,是一种有发展前景的新机型．研究结果为旋叶式压缩机设计提供了必要的理论依据．     

同步回转式压缩机滑片摩擦特性研究

通过对新型同步回转式压缩机滑片的运动及受力分析,建立了其动力学模型,分析推导了滑片上各点摩擦力随主轴转角的变化关系及滑片上摩擦功耗的大小.在该模型基础上,对一台排量为96 cm3/r的同步回转式压缩机样机的滑片所受的摩擦力及摩擦功耗进行了分析计算,并与相同规格的旋叶式压缩机进行比较.结果表明:同步回转式压缩机滑片摩擦功耗主要发生在滑片与转子滑槽之间,占滑片总摩擦功耗的88.5%;样机的滑片摩擦功耗只有66.08 W,比同规格旋叶式压缩机的滑片总摩擦功耗降低85.1%;样机的总摩擦功耗约为218 W,比同规格旋叶式压缩机降低53.8%.研究结果表明,同步回转式压缩机在摩擦功耗方面表现出明显优势.     

紧固叶片式旋转压缩机的运动学分析

介绍了紧固叶片式旋转压缩机的结构特点和工作原理,推导了该压缩机主要运动部件的运动学公式.通过设计实例,计算并分析了转子与旋转缸套之间、转子与端盖之间以及叶片与转柱滑槽之间的相对运动关系,讨论了这些运动因素对摩擦与磨损的影响,为合理选取压缩机的结构参数提供了参考.     

旋叶式压缩机的滑片顶部形状研究

通过建立旋叶式压缩机中滑片顶部与气缸壁接触点的运动关系式,得到了滑片顶部形状对接触点运动的影响规律,并由此分析了滑片顶部圆弧的形状对润滑及磨损的影响.理论计算及分析表明:存在滑片顶部圆弧的半径RV及圆心偏离滑片中心线的距离Rd的最佳值,使得滑片与气缸壁间能够形成良好的润滑条件,且接触点在整个滑片顶部圆弧范围内移动,不出现"尖点滑移"的现象.RV、Rd依气缸壁型线、滑片厚度、滑片倾斜角的不同而异.依据上述理论,对某工业用压缩机的滑片顶部形状进行了优化.试验研究表明,经800h运转后的滑片形状与优化的顶部圆弧形状相近,从而验证了本文理论分析的合理性.     

基于有限元分析的静电探测器电极设计

根据静电理论,研究了利用旋叶式三维静电探测器对空中目标进行测向的方法.根据三维静电探测器测得的三路信号可实时给出目标方位角和俯仰角.分析了感应电极叶片数量与感应电流幅值之间的关系,应用有限元分析软件ANSYS对静电探测器电极结构进行了设计仿真计算,对不同叶片数的探测电极的感应电荷变化量进行仿真,分析了边缘效应的影响.根据计算结果给出了静电探测器电极的优化设计参数,为旋叶式三维静电探测器电极设计提供基础和指导.     

基于旋量理论的Stanford臂的运动学分析

基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H方法更加简化.以一种常见的开链机器人Stanford臂为例,利用运动旋量和指数积等数学工具建立了运动学方程,求出了雅可比矩阵,为建立其动力学方程、控制方法及运动规划做了必要的准备.     

旋叶式压缩机的气缸型线研究

根据旋叶式压缩机的工作原理，提出了气缸型线设计的基本原则。通过泄漏分析，设计出由密封圆弧、过渡曲线、主曲线所组成的气缸型线并推导出各段型线的通用方程。压缩机的吸气容积、内容积比等与主曲线的函数形式相关。以抛物线、椭圆、三次曲线以及三角函数为例的研究表明，三次曲线构成的气缸型线具有最大的吸气容积而内容积比最小，适用于大排气量低压比的机器；椭圆型线的吸气容积最小而内容积比最大，适用于小气量高压比的机器；三角函数型线介于两者之间；抛物线不适宜作为气缸型线。型线的最小曲率半径一般出现在过渡曲线段的拐点上，可通过改变曲线形式及扩大过渡曲线范围得到理想的最小曲率半径值，以利于机器的加工。     

车铣复合机床运动学建模及逆解计算研究

机床的运动学模型建立了刀具和工件之间的运动学关系,是计算机床各轴运动控制指令的基础。文章针对传统的D-H变换法、多体理论在机床运动学建模中存在的问题,提出了基于旋量理论的机床运动学建模。根据TMS-200s型车铣复合机床的结构,求出各轴的运动旋量和指数矩阵,结合刀具和工件运动链,由指数积公式求得运动学正解模型,并基于该模型完成了逆解计算;针对逆解中的多解问题,提出了对称区间与非对称区间,分析了加工中旋转轴所有可能出现的解,并根据相邻行变化角最小的原则,有效地避免了旋转轴转角突变的问题;将2种不同方法计算得到的G代码分别在仿真软件Vericut中对自由曲面进行了模拟加工。仿真结果验证了该运动学模型的正确性和逆解算法的可靠性与必要性。     

子母叶片泵叶片顶端形状对叶片的受力影响

针对子母叶片泵叶片形状对受力影响的问题,就无厚叶片、顶部为圆弧的单面后倾叶片和对中圆弧叶片3种情况对吸油区叶片受力过程进行了分析与建模,并仿真得到一系列母叶片所受接触反力的变化曲线.结果表明:忽略叶片厚度得到的结果与实际情况有很大的差异,顶部有圆弧的叶片比单面后倾叶片受力状况要好.可以通过优化的方法,综合考虑叶片受力状况以及叶片的结构与运动等因素,来选取对中圆弧叶片顶部圆弧的半径.     

水轮机固定导叶的动力特性

为计算水轮机固定导叶的动力特性，提出了计算座环约束刚度的一个简化方法，推导了刚度系数的计算公式，利用通用板单元分析了导叶在空气中的自振特性，并在真机上作了原型观测；计算结果与实测值吻合较好，进而考虑流体耦合因素，计算了固定导叶在水中的动力特性。     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

考虑转捩的气冷涡轮气热耦合仿真

以NASA-MARKⅡ跨音速涡轮叶片以及某低压涡轮导叶为例进行了考虑转捩的气热耦合计算. 首先开发了有限差分气热耦合求解器,采用直接耦合方法进行流固区域的数据传递,并采用AGS代数转捩模型来预测叶片表面的转捩流动现象. 然后以NASA-MARKⅡ叶片的5411号试验工况为例对该转捩模型进行了验证,对比表明AGS模型能够预测叶片表面的转捩流动过程,所预测的叶片表面温度分布与对流换热系数分布和实验值吻合较好. 最后采用该耦合求解器对某双腔内冷以及尾缘劈缝的低压涡轮进行气热耦合计算,对叶片的热负荷进行了分析.      

凸轮转子叶片马达的过渡曲线中心角参数优化

提出了针对凸轮转子外轮廓过渡曲线段的参数优化设计方法.通过对马达关键参数解析式推导及分析,得出了压力角、叶片干扰转矩、流量脉动、泄漏量与过渡曲线中心角之间的关系.通过解析计算及仿真,得出了该类型叶片马达凸轮转子设计的理论依据和优化参数.经过实验验证,基于该中心角优化参数设计的凸轮转子叶片马达取得了良好的伺服精度,证明了凸轮转子过渡曲线段中心角参数优化设计的正确性和可行性.     

微型滑片式回转压缩机基本参数分析和主机设计

对微型滑片式压缩机有关新卸荷环，约束滑片和高效油气分离系统等重要技术问题进行了分析研究，结合样机试验情况，采取了改进措施，从而得出主机的新设计。     

混流式水轮机内部流动的整体解析及气蚀预测

采用计算流体力学方法,将整个水轮机划分为蜗壳、固定导叶叶栅、活动导叶叶栅、转轮和尾水管等几个域,对混流式水轮机进行整体解析,并根据各个域的残差履历,以转轮残差的充分收敛作为迭代计算是否收敛的判据.最后以某水电厂的混流式水轮机作为研究对象,得到了混流式水轮机的静态压力场,并利用压力场预测了转轮叶片出口负压面气蚀的发生时刻及发生部位,所得结果与实际转轮出口负压面气蚀结果一致,表明了文中方法的有效性.     

关于子母叶片泵叶片的受力分析

针对子母叶片泵叶片倾角的选取影响叶片受力的问题,在考虑了子母叶片泵与普通低压叶片泵的结构及油腔供油原理的不同后,对叶片在吸油区受到的液压力、运动惯性力和接触反力进行建模.取一系列叶片倾角的值,仿真出叶片所受接触反力的变化曲线.经分析比较得出:在双作用子母叶片泵中,当叶片倾角为零度时,叶片受力状况最佳.     

平衡式双定子泵流量脉动理论分析

为了解平衡式双定子泵的输出性能,分析了1个作用周期内不同叶片数对泵流量脉动性的影响,得到了叶片数与瞬时流量之间的数学关系,并进一步探讨了双定子泵的起始相位角对内、外泵单独工作和滞后角对内、外泵联合工作流量脉动的影响.分析与计算结果表明:作用数为偶数且在1个作用周期内的叶片数≤9时,偶数叶片输出流量的脉动性较小,叶片数9的奇数叶片输出流量的脉动性较小.研究结果为平衡式双定子泵的设计提供了理论依据.