液压自由活塞发动机能量转换效率研究

以提高系统总效率为目标,研究了单活塞式自由活塞柴油液压动力装置的节能途径.分析了系统的能量传递过程,理论计算了能量输入、损失和输出之间的关系,结合试验结果研究了系统各组成部分的节能途径.结果表明:系统最高效率理论值可达38%,样机实测值为27.5%.理论和试验结果都表明系统总效率明显优于内燃机与液压泵的传统组合.系统内燃机部分的指示热效率达到传统内燃机的较优水平.系统液压泵部分泵腔效率的提高通过提高吸排油阀动态响应实现,高压腔和压缩腔循环效率提高通过减小两腔节流损失实现.      

锥环式牵引传动装置自助力变速机理研究

为揭示锥环式牵引传动装置能够进行自助力变速的机理,分析了锥环式牵引传动稳态工况与变速工况内、外接触区油膜卷吸速度与自旋速度方程,构建了接触区弹流润滑模型,推导了沿变速方向的牵引力表达式,并研究了接触区油膜沿变速方向牵引力的影响因素及其作用规律. 研究表明:变速时,由于变速角θ的存在,使得接触区油膜存在沿锥轮母线方向的侧向速度,从而在接触区产生沿变速方向的牵引力,在此力的作用下,锥环将沿变速方向运动,实现自助力变速;且变速角θ越大、滑滚比s越小,输入锥轮转速越高以及接触载荷越大,沿变速方向的牵引力也越大,变速越省力.      

基于承载因子理论的高转速齿轮润滑特性分析

考虑轮齿在啮合过程中温升及轮齿表面粗糙度的影响,应用Johnson的承载因子理论分析了渐开线圆柱齿轮在高速运动时,不同载荷下其承载油膜的膜厚、剪应力以及摩擦因数沿啮合方向的分布情况,并对比分析了粗糙度对上述参数产生的影响.数值结果表明:齿轮在高速运转时,仍不可避免有粗糙峰的接触;温升明显使膜厚减小,并且沿啮合线这种差别逐渐增加;剪切应力在单双齿啮合区的交替点发生突变,摩擦因数有阶跃变化.啮合节点处剪切应力骤降为0,摩擦因数在此处有波动.     

轴向柱塞泵滑靴油膜动态仿真

对轴向柱塞泵滑靴润滑油膜的动态规律进行了数学建模,给出了缸体旋转一周,滑靴润滑油膜随缸体转角的变化.分析了滑靴润滑油膜与缸体转速及柱塞腔压力之间的变化规律.仿真结果表明:由转速所带来的动压效应对滑靴润滑油膜厚度影响较大.而离心力则显著影响滑靴的倾斜姿态,在离心力的倾覆力矩作用下,滑靴将沿径向向外倾斜,并且随着转速的提高倾斜程度加剧.     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

高速旋转圆管流体输运模型研究

研究旋转圆管的通流特性.结合流体力学的基本原理,建立了分析模型,通过试验结果验证了模型的精度,分析了通流特性及其影响因素.研究结果表明:旋转圆管流量随转速与供油压力的变化而变化.且在转速增加初期,流量变化较小,随着转速的增大,通流能力减弱趋势增大.配流孔孔径和个数的增加均可提高通流特性;配流孔的外径影响着孔内外离心压差,过大的外径在较高转速时会导致进油困难.在高速行星传动机构润滑流量分配系统设计中需要考虑旋转圆管流通特性的影响.      

液压压紧式牵引传动装置传动效率研究

以自行设计的液压压紧式牵引传动装置为基础,针对装置传动过程中的自旋功率损失和滑动功率损失进行了理论研究,结合弹流润滑理论对内、外摩擦副的牵引特性进行了数学建模,并通过多重网格方法进行了联合求解,从而获得了系统的传动效率及其变化规律.研究结果表明:液压压紧式牵引传动装置具有转速高、功率大的传动特性,通过控制液压压紧力,可使传动装置的传动效率达到95.5％以上;自旋功率损失随着传动比的增加呈现出先减后增的变化规律,滑动功率损失随着传动比的增加而减小,当传动比大于0.5时,滑动功率损失趋于稳定;系统的效率随着传动比的增加呈现出先减后增的变化过程.     

液压泵控马达数字调速系统研究

对液压泵控马达系统及其排量伺服机构分别进行了数学建模,分析了其各自及串联后的频率特性与阶跃输入响应特性. 理论分析表明:液压泵控马达系统的带宽较大,响应较快,阶跃输入下系统出现超调;排量伺服机构的开环增益较小,其带宽较低,响应较慢. 设计了调速系统的马达转速闭环数字PID控制算法,实验结果表明,通过仿真模型优化得到的数字PID控制参数能很好地用于实际泵控马达调速系统的闭环控制,并能获得良好的稳定性和快速性.     

单活塞液压自由活塞发动机活塞振动特性研究

研究单活塞液压自由活塞发动机原理样机活塞组件振动特性.建立活塞组件动力学模型,导出了活塞振动方程,研究了活塞的幅频特性并运用相平面法分析了活塞运动的稳定性.活塞组件运动属于单自由度变阻尼、变刚度自振振动.活塞运动频率与振幅间存在单调上升关系且受压缩比的限制,其稳定极限环存在的区域由进气口位置和活塞行程决定,下止点位置位于稳定极限环存在区域是实现自激振动的关键,工作频率可以在零和自激振动频率之间调整.     

液压自由活塞发动机AMESim/MATLAB仿真

介绍单活塞式液压自由活塞发动机的工作原理,分析了该类发动机的特点.利用AMESim/MATLAB联合仿真技术建立单活塞式液压自由活塞发动机模型,进行了工作过程的动态特性仿真,分析了一个周期内气缸压力、液压腔压力和单向阀与频率控制阀流量变化特性,研究了活塞动力学特性并进行了试验研究.根据对仿真与试验结果的分析,论述了该发动机有工作频率可控和运动速度不对称的特点,频率控制阀要求频响高流量大.这为所研制的液压自由活塞发动机原理样机的设计提供了理论指导.