叶片摩擦系数对液压凸轮转子伺服马达转矩性能影响

为研究叶片摩擦系数对液压凸轮转子伺服马达转矩性能的影响,建立了马达转矩的力学模型.通过对叶片进行受力分析,推导了叶片/叶片槽之间的摩擦系数与凸轮转子对叶片的正压力以及叶片对凸轮转子的阻力矩的关系式.利用MATLAB对力学模型进行仿真计算.结果表明,叶片/叶片槽之间摩擦系数的增大会减小叶片之间正压力,从而增大叶片对凸轮转子的阻力矩,导致马达的输出力矩出现明显波动.阻力矩的最大值和平均值与摩擦系数基本呈线性关系.减小叶片和叶片槽之间的形位公差与表面粗糙度能够改善伺服马达的低速特性.     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

惯性陀螺仪高速精密微型球轴承的动态摩擦力矩特性

针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题, 在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理, 考虑润滑油特性, 按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型, 对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对轴承内部摩擦力矩的影响进行了分析, 并进行了系统的试验研究. 结果表明, 该数学模型正确可行, 可以指导高速微型球轴承的设计、优化和应用.     

大型立式轴流泵站停泵过渡过程研究

根据转动机械力矩平衡方程、水量平衡方程以及泵装置系统能量守恒方程,结合水泵全特性,建立了大型立式轴流泵站停泵过渡过程数学模型.通过数值计算,研究了不同的闸门运行方式及不同叶片转角对轴流泵站停泵过渡过程的影响,得到了不同工况条件下的水力参数和机组转速随时间的变化规律,从而为泵站设计及运行提供了合理的依据和建议.     

变工况下贯流式水轮机叶片形变分析

针对贯流式水轮机在变工况下的叶片变形,基于RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用流场仿真软件CFX对贯流式水轮机三维全流场进行多工况定常数值计算,将计算结果通过ANSYS软件下的WORKBENCH结合流固耦合特性对叶片的静应力和形变总量进行分析.结果表明,在协联工况下,相同水头下的叶片应力和水轮机出力成正比,最大等效应力出现在叶片与轮毂相交处,最大形变量出现在叶片轮缘处;在非协联工况下叶片的形变量大于协联工况下的变形量,而且叶片上的应力分布也不均匀.     

分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制

基于分布式驱动电动汽车具有各轮转矩可单独控制的特点,利用最优转矩分配方法提出其在危险工况下的稳定性控制算法.该算法分为稳定性判断与横摆力矩控制模块、滑移率计算与控制模块及各轮驱动力矩分配模块.稳定性判断与横摆力矩控制模块确定车辆稳定性状态,滑模变结构控制方法用于跟踪理想横摆角速度,输出期望的横摆力矩,确保非线性系统在受到外界干扰时保持稳定;滑移率计算与控制模块计算各轮的滑移状态,通过滑模变结构控制的方法进行各轮滑移率的控制;驱动力矩分配模块综合考虑轮胎力、地面附着等因素,根据横摆控制和滑移率控制的需求,分配各轮驱动力矩.利用联合仿真进行工况验证,结果表明:与各轮力矩平均分配算法相比,所提的力矩分配算法具有更优良的稳定控制效果.     

大间隙磁力传动系统矩角特性计算模型

为了使系统保持最大驱动力矩、寻求驱动力矩随永磁体转角变化的规律,通过有限元仿真的方法,确定了电磁体的通电状态切换区间;建立了系统矩角特性计算模型,用MATLAB对其进行求解,分析得出了系统矩角特性曲线变化规律;搭建了相应的实验系统,对各参数条件下的系统平均力矩进行了测量.通过对比研究结果表明,系统矩角特性曲线与有限元仿真所得最大包络线变化一致,并围绕实测的平均力矩波动,所得到的矩角特性计算模型是可信的,得到了主要参数对系统驱动能力及转矩脉动程度的影响规律,为进行提高轴流式血泵稳定性方面的研究提供了理论依据.     

Darrieus风力机的动态气动性能实验方法

提出了一种可准确测量风力机动态驱动力矩的实验方法.该方法通过对风轮转速施加开环伺服控制,能够在不显著地引入力矩干扰的前提下,保证风力机运行在任意尖速比范围.通过设计合理的求导算法求取准确的加速度数据,以计算惯性力矩并实现动态空气动力矩的准确测量.针对该方法存在的尖速比波动问题,进行了误差分析,确立了数据处理中合理的尖速比取值方式,以降低尖速比波动对实验结果的影响.进行了定桨下的叶片气动驱动力测量实验,测得了驱动力随转速和偏桨的变化曲线,其变化趋势与现有理论结果和仿真分析结果大体一致,从整体趋势的角度验证了本文方法的可行性.     

涡轮流量计的二元流动理论模型

本文应用二元边界层理论的动量积分关系式导出了作用于涡轮流量计叶片上粘性摩擦阻力矩T_(fb)的理论模型。并给出应用二元叶栅理论所获得的涡轮流量计驱动力矩T_d的表达式。计算表明作用于叶片上的粘性摩擦阻力矩的大小具有与驱动力矩相同的数量级。文章还应用流体力学基本理论给出了涡轮流量计的轮壳阻力矩T_(fh)、阻力矩T_(ft)、轴承阻力矩T_(fj)和轮壳端面阻力矩T_(fe)的计算公式。计算表明,叶顶其中轮壳阻力矩比其他阻力矩(除粘性摩擦阻力矩之外)均大一个数量级以上。文章又通过涡轮流量计的平衡方程式计算出涡轮流量计的仪表常数。结果表明,计算值与实测值甚为吻合。     

考虑水压力的混流式转轮振动特性分析

采用CFD技术对混流式水轮机进行全流道流动计算,将流动计算得到的水压力分布以离散点的形式作用于转轮过流表面;考虑离心力的作用并基于有限元技术,对混流式水轮机的整体转轮和单个叶片的振动特性进行了分析,对水压力和旋转离心力联合作用下混流式转轮振动特性的变化进行了研究.结果表明,在不同工况下运行时,水压力和旋转离心力对转轮和叶片的振动特性有不同程度的影响.在工程实际中应对此影响进行分析,为水力机组的稳定运行提供依据.     

风电叶片全尺度静力试验加载力布置优化

静力试验是风电叶片全尺度检测的必备环节,为了提高试验中弯矩分布精度,基于引入叶片自重的弯矩计算模型,提出了一种用于加载力布置的变参型粒子群优化算法。首先,研究了不同加载点数加载力布置的弯矩分布特性,结果表明弯矩分布精度与加载点数正相关,且对加载位置极其敏感。其次,通过动态更新学习因子和惯性权重,并引入概率0. 2的粒子变异,改进了粒子群算法,提高了算法收敛性和搜索平衡性,尤其提高了叶片叶根和过渡区的弯矩分布精度。最后,基于上述理论开发了一套静力试验加载力布置软件,取得了很好的工程应用效果。     

减小风剪、塔影和湍流效应的独立变桨控制研究

针对现阶段兆瓦级风力发电机组(简称风力机组)运行在高风速时,由于风剪、塔影、湍流等因素影响,传统的PI统一变桨控制不能很好控制叶轮的不平衡载荷问题,提出了基于叶根载荷反馈的独立变桨控制策略。首先使用Bladed平台计算翼型的气动参数,再将各叶片的叶根载荷通过d-q坐标变换送入PI控制器中计算出各叶片最佳增益;其结果经过d-q坐标逆变换,获得各叶片附加桨距角,在统一变桨的基础上实现对各叶片独立变桨的控制。通过对叶根载荷和叶片挥舞弯矩仿真分析,验证了建立的独立变桨控制策略的优越性。     

大型风电长叶片气动外形的高效低载三维设计

海上风力机等大型风电设备叶片较长，所承受气动载荷较大，易产生变形，影响气动性能和运行稳定性。针对这一问题，以美国NREL实验室的5 MW大型风电叶片为例，对其进行以各截面翼型形线、安装角及额定功率下桨距角为设计变量的高效低载三维优化。优化基于动量叶素理论和多岛遗传算法，以叶根弯矩最低和风能利用率最大为优化目标，并将优化叶片与原始叶片于变桨、变风况下的气动性能进行对比。结果表明：在设计工况下，相较于原始叶片，优化叶片在保证高气动效率的同时叶根弯矩降低了5%；变风况条件下，变桨前优化叶片的风能利用率平均提升了1%，叶根弯矩平均降低了5.8%，变桨后优化叶片的叶根弯矩平均降低了4%。     

天平振动的研究

测量物体质量的常用仪器之一是天平。实际的天平横梁上三个刀口不可能在同一平面上,中间刀口到两侧刀口所在平面有一微小的距离,由此产生了一个附加的力矩。天平在振动时,形成一个复摆,根据力矩平衡关系,讨论了天平的振动规律。通过测量天平的感度和振动周期,考查了天平的转动惯量、重心位置等参数;计算得出了中间刀口到两侧刀口所在平面的距离;分析了天平感度的变化规律。通过研究天平的机械摆动,探索了复摆的运动规律,加深了对天平的认识。     

气膜冷却叶片热应力和振动特性的计算分析

采用计算流体力学软件Numeca计算了气膜冷却叶片表面的温度场,通过插值计算,将Nu-meca中的叶片表面温度结果导入到有限元分析软件Ansys中作为边界条件,计算分析了整个叶片的温度场和热应力.计算了叶片在不同温度场下的叶片固有频率,并采用等效材料参数的方法计算了叶片具有气膜冷却孔时的固有频率.温度场对叶片的固有频率影响较大,气膜冷却孔使得叶片固有频率下降.     

全尺寸叶片结构非线性对静载测试的影响

研究全尺寸叶片结构非线性对静载测试的影响,分析叶片应变、弯矩、刚度和挠度之间的关系,构建全尺寸叶片静载试验.通过三边法测试叶片的非线性变形及加载角度,在叶片截面上粘贴应变片监测局部应变.结果表明,与有限元目标值对比,在挥舞方向距离叶根4m附近的刚度最大相差48%;在摆振方向距离叶根23m至叶尖区域的刚度最大相差29%.通过实测结果修正有限元计算值,可为风机模型载荷计算提供精确刚度数据.     

冲压叶片厚度对液力变矩器性能的影响

以某型冲焊型液力变矩器为基础,对叶片厚度设计了全因素试验,结合流场数值模拟分析不同叶片厚度对变矩器外特性的主效应影响和交互效应影响.结果表明主效应影响随着叶片厚度的增加而使变矩器能容下降,而叶片厚度的交互效应影响并不明显.进一步分析叶片厚度对于性能影响的数值变化,结果表明叶片厚度的增加导致了液力变矩器传递转矩的下降,并且这种下降程度是由慢到快的.根据性能的影响研究对冲压叶片厚度进行优化,结合实际工程板材厚度确定叶片厚度并进行试验验证.与泵轮转矩随叶片厚度的变化规律类似,涡轮转矩随叶片厚度的增加而下降,尤其是在变矩器低速比区域下降幅度较大.叶片厚度在3 mm之内时,每增大0.5 mm厚度,涡轮转矩值下降幅度在0.5%;当叶片厚度超过3 mm时,涡轮转矩变化加快,每增加0.5 mm,泵轮转矩最大变化约为3.8%.      

不同倾斜角叶尖小翼水平轴风力机气动性能

为研究不同倾斜角的叶尖小翼对叶片气动性能的影响,设计了5种不同倾斜角的叶尖小翼,并采用结构化网格技术与CFD数值计算方法对比分析其气动性能。研究结果表明:与原始风力机相比,5种不同小翼对风力机输出功率及风能利用率均明显提升,最大输出功率增长16.73%,风能利用率增长4.41%;倾斜角较大的叶尖小翼能更多地增大叶片的上、下翼面压差,且翼根弯矩更小;大倾斜角小翼能明显改善叶尖绕流,打散叶尖拽拖强涡量,降低叶尖能耗损失。     

动叶可调轴流通风机叶片安装及调整工艺研究

本文详细研究了动叶可调轴流通风机叶片安装及调整施工工艺,在保证叶片安装精度的要求下适度简化了动叶可调轴流通风机的叶片安装调整工艺,并以小结的方式归纳了动叶可调轴流通风机叶片安装及调整施工过程中切实符合安装现场的施工要点。     

输水隧道管片环弯矩调整系数试验与分析

由管片错缝拼装的隧道衬砌圆环中,接头部分的挠曲刚度小于与之邻接的管片的挠曲刚度,接头部分承受的弯矩不同于管片承受的弯矩.目前,考虑接头的影响主要通过弯矩调整系数ξ来实现.但是弯矩调整系数ξ还没有通用公式,一般需要通过足尺试验来确定.由于时间和成本问题,所有隧道工程都做足尺试验不现实,故工程中经常需要借鉴类似工程的经验,这必然带来很大的随意性.以上海市青草沙输水隧道工程为依托,进行输水隧道管片弯矩调整系数的足尺试验,改变作用在管片上的径向力P和轴向力F,得到了弯矩调整系数ξ和弯矩M、轴向力F、一环管片长度L的关系公式,对隧道衬砌设计有一定参考价值.