同步回转式混输泵的工作原理与动力特性研究

提出了一种新型的同步回转式混输泵,介绍了该混输泵的结构特点与工作原理.在对其关键运动部件建立动力学模型的基础上,研究了该混输泵的动力学特性,分析了主要结构参数对泵的动力学性能的影响,并对样机进行了功率特性测试.研究结果表明:同步回转式混输泵具有结构简单、运转平稳、制造成本低等优点;转子和油缸之间的相对角速度低于转子角速度的10%;滑板受力随相对偏心距和长径比的减小而减小,转子轴承与油缸轴承的载荷随相对偏心距的增大和长径比的减小而减小;在0.5～2.5MPa的工作压力范围内,样机的实测功率与理论计算值的相对偏差为17.3%～35.1%,其中摩擦功耗所占比例较大,需进一步改进.     

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.     

同步回转式制冷压缩机的运动分析

为了解决目前小型全封闭制冷压缩机由于运动部件之间相对运动速度较高而引起的摩擦磨损严重和零部件使用寿命短的问题,开发研制了一种新型的全封闭同步回转式制冷压缩机.介绍了同步回转式制冷压缩机的工作原理和结构特点,对关键零部件的运动规律以及相互之间的运动关系进行了分析推导,并对一台同步回转式制冷压缩机样机进行了数值计算.结果表明:样机的转子与气缸之间的平均相对运动速度为2.62 m/s,比同规格的滚动活塞式压缩机和滑片式压缩机的分别降低了79.16%和76.83%;样机的滑板与转子之间的平均相对运动速度只有0.80 m/s,比同规格滚动活塞式压缩机的降低了92.93%,比滑片式压缩机的滑片与气缸之间的平均相对运动速度降低了93.64%;同步回转式制冷压缩机转子与气缸以及滑板与转子之间的相对运动速度非常小,可以大大降低相互之间的摩擦磨损,提高压缩机的性能及零部件的使用寿命.     

环形流道内周向流对摩擦因子的修正公式

针对屏蔽电动机定转子环形流道内转子转动对其摩擦因子的影响作定量分析.搭建缩尺实验台,实验分析了不同转子转速下定转子间的压力分布规律.实验结果表明:转速的升高会引起压降增大,间隙环流的摩擦因子需要在经验公式上进行修正,分析拟合数据得到了修正系数与切向、轴向雷诺数比值的映射关系,从而推导出了环形流道内考虑周向流动下摩擦因子的修正公式.为了验证该公式的准确性与普遍性,利用计算流体动力学(CFD)软件对缩尺实验台与主泵屏蔽电动机定转子间的流场分别进行仿真,对比数值仿真与该修正公式所求得的摩擦因子,结果表明偏差在合理范围内.     

新型内啮合齿轮压缩机的齿间接触力研究

为了使内啮合压缩机的材料选择准确、摩擦功耗减小、运行可靠性提高等，采用线弹性理论，在分别考虑缸体与外转子无间隙和有间隙的2种情况下，建立了齿面接触力计算的数学模型，该模型比有限元方法求解简单，并可得到接触力随转角的变化关系，特别是易于根据计算得到的结果合理设计和优化型线参数．研究结果表明：间隙会在很大程度上影响接触力的大小和变化规律；有间隙模型所得到的接触力数值比无间隙模型大10倍以上．考虑到实际转子压缩机中外转子和缸体之间不可避免地存在间隙，因此有间隙模型更接近于实际情况，而且在设计该压缩机时宜采用有间隙模型．     

聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究

对聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究结果表明,聚氨酯橡胶在固定磨粒湿摩擦工况下,磨损量随相对速度和比压的增加而增大,摩擦系数随相对速度的增加而增大,随比压的增加而减少。实验还证明,聚氨酯橡胶的耐磨性比其它橡胶高10倍左右,是一种抗磨性好的材料。本试验结果对石油井下动力钻具摩擦副的材料选择有一定的参考价值。     

泵口环圆柱面螺旋槽造型的流体动力特性

泵叶轮口环动力特性的改善可通过环形密封面造型来实现.为了改善其刚度特性,提出一种新的口环圆柱面螺旋槽造型方法,采用基于空化的CFD方法对口环间隙流动进行模拟计算,通过动网格技术来确保小环形间隙下的偏心量,研究了螺旋槽对口环流动特性的影响,并与光滑口环流动特性进行对比分析.结果表明:螺旋槽会产生动压效应和泵送效应,在槽台侧和槽坝侧尖角处分别产生低压区和高压区;偏心时,螺旋槽能增大口环间隙主刚度和支反力,降低偏位角,从而提高转子的对中性能;同时使泄漏量大幅降低,而使摩擦转矩略有增大;螺旋槽造型有利于提高口环的流体动力特性和转子对中性能,并减小口环的摩擦和磨损.     

接触式机械密封摩擦端面接触状态的仿真分析

为了准确揭示接触式机械密封摩擦端面的真实接触状态,基于三维分形表面的W-M函数描述软质环密封端面的粗糙行为.通过Mathematica软件生成的粗糙表面数据点,在ANSYS中进行粗糙表面实体的建模以及接触有限元分析.得到在外载荷作用下的真实接触面积,与M-B分形接触模型进行比较,变化趋势吻合较好.研究结果表明,随着外载荷的增加,真实接触面积呈非线性增加.该研究方法为进一步研究机械密封摩擦端面的摩擦热、磨损以及接触间隙等问题提供了新途径.     

聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究

对聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机的试验研究结果表明，聚氨酯橡胶在固定磨粒湿摩擦工况下，磨损量随相对速度和比压的增加而增大，摩控系数随相对速度的增加而增大，随比压的增加而减少。实验证明，聚氨酯橡胶的耐磨性比其它橡胶高10倍左右，是一种抗磨性好的材料。本试验结果对石油井下动力钻具摩擦副的材料选择有一定的参考价值。     

间隙对内啮合摆线转子压缩机运动特性的影响

在忽略其他间隙的情况下，仅考虑外转子和缸体镜面间隙，分析了该间隙对运动的影响，详细分析了齿间间隙对内外转子的运动及啮合关系变化的作用．采用数值迭代的方法，结合实例计算了一定间隙下，外转子偏转角度、参与啮合的外转子齿号以及实际内转子啮合点发生角．研究结果表明，外转子和缸体镜面间的间隙会造成启动过程中的冲击，而齿间的间隙会导致理想情况下的多点同时啮合运行关系转化为单点啮合．如果认为主轴转速均匀，则齿间间隙会造成外转子转速产生波动．该问题的研究可为非理想情况下的内摆线转子压缩机的受力分析研究打下基础．     

平动转子式压缩机的平动机构及其分析

介绍了一种新型旋转式压缩机的工作原理，该压缩机的转子采用平动转动的工作方式，因此它的主要运动副如转子与滑片、转子与气缸、转子与端盖之间的相对运动速度很小，故压缩机的摩擦和磨损亦小、论文对该类压缩机的平动机构进行了探讨，推导并分析了平动机构的运动学公式．     

均匀流中悬臂圆柱体气动力雷诺数效应

通过风洞试验对均匀来流中长径比为5的悬臂圆柱体气动力进行了研究.试验中圆柱直径为200mm,来流风速为5~45m/s,对应的雷诺数为0.68×105~6.12×105,涵盖了亚临界、临界与超临界区间.研究表明,尽管悬臂圆柱处于均匀流中,但其气动力特性在不同高度上仍存在显著的差异,悬臂圆柱气动力也存在着明显的雷诺数效应.其从亚临界进入临界区所对应的临界雷诺数略大于二维圆柱.悬臂圆柱阻力系数在临界雷诺数范围内的减小幅度明显小于二维圆柱.在亚临界区内,悬臂圆柱阻力系数小于二维圆柱的对应值,而在超临界区则大于后者.尽管处于均匀流中,悬臂圆柱不同高度所对应的临界雷诺数并不相同,越接近自由端越早出现从亚临界向临界区的转变.     

一种新型圆柱定子3自由度球形压电超声电机

3自由度超声电机利用圆柱定子的 3种同频共振模态 ( 2个正交的弯曲摇摆振动和 1个纵向振动 ) ,两两分别叠加、合成 ,通过摩擦驱动球转子分别绕 3个轴旋转 .根据这一原理可将该电机改装成多自由度直线电机 .通过有限元方法设计定子的结构和模态 ,利用阻抗测试方法测得的定子共振频率、模态与设计相符 ,同时测量了球转子绕 3个轴的转速特性 .为了提高 3自由度圆柱超声电机的定转子传动效率 ,对圆柱型定子锥形端面作了进一步优化设计     

汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果研究

为分析大功率汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果,采用CFD和共轭换热(CHT)方法,对600MW汽轮机中压缸前两级内部流动及换热进行了分析,研究了高压冷却蒸汽对中压缸前两级转子轮缘及叶根的冷却效果及其对近根部流动特性的影响.结果表明,高压缸冷却蒸汽以级效率降低为代价,有效地实现对中压缸转子的冷却功能,使中压缸前两级转子轮缘最高温度分别比主叶片体温度显著降低.     

多跨转子系统不平衡动力学匹配

以某大型压缩机低压端大齿轮、汽轮机、中压缸转子和低压缸转子组成的四跨轴系转子系统为研究对象,采用有限元法建立系统动力学模型;并通过两种优化方法分别实现对整个多跨转子系统不平衡动力学匹配.经过匹配后的不平衡质量和相位等动力学参数达到了两种较好的组合,分别适用于不同的匹配条件,降低了整个系统的不平衡响应即振动量,有效地提升了系统的动力学性能和抗不平衡故障的免疫力.同时验证了动力学匹配技术对整体多跨转子系统的可行性.     

盘鼓混合式转子建模与动力学特性

首先, 针对大型旋转机械中混合式转子的转盘、 鼓筒组合旋转构件抗弯曲的高刚性特点, 将盘鼓混合旋转构件近似为刚性圆柱体, 并建立厚转盘转子系统动力学模型； 其次, 考虑转轴弯曲特性和所储弹性势能, 以曲线拟合结合Hermite插值法计算转轴弯曲刚度. 对比传统Jeffcott转子系统进行数值算例的分析结果表明, 转盘厚度是影响转子系统动力学固有特性的主要因素之一.     

不同端部形状的细长圆柱体的附加质量研究

基于势流理论,并结合有限单元法,研究了在流体中运动物体的附加质量.首先,通过无限域中小球及管流中作横向运动的圆柱的附加质量的计算,验证了算法的正确性.其次,着重分析了具有不同端部形状的细长圆柱体在不同直径的无限长管流中沿轴向运动时的附加质量.结果表明:在管流外半径一定的情况下,细长圆柱体的附加质量与其柱体长度成线性关系,其斜率随着圆柱与管壁间距离的减小而迅速增大;而且,当圆柱体长度远大于其直径时,其两端的形状对其附加质量影响不大.     

带叶顶间隙轴流转子三维流动的数值模拟

由于叶顶间隙的存在，使得叶片顶部的流动呈现复杂的三维流动。转子相对机匣的运动使得很难对其内部流场进行精确测量。文中采用CFX—Tascflow软件平台，对带叶顶间隙的轴流转子进行三维粘性流场的数值计算。数值计算的结果与实验测量的性能曲线较为吻合。基于数值计算，给出了叶顶泄漏流动的空阎三维结构，分析了叶顶泄漏流卷曲形成叶顶泄漏涡的过程，揭示了轴流转子叶顶泄漏流动基本特点，有助于改进和提高叶轮机械的设计水平。     

大型鼠笼异步机起动性能的计算

采用二维涡流场有限元法计算小型异步电动机起动电流及转矩，已可满足工程要求，但对于大型电机，由于转子端部结构复杂，端部漏阻抗计算值不准确，使起动电流及起动转矩计算误差较大。直接计算三线电磁场，变量过多，费用太大，不易为工厂接受。为此作者提出一种新的二、三维结合的简化模型。它可分离出端部漏阻抗，代入考虑定、转子铁心非线性的二维涡流场程序进行计算，可获得误差小于１０％的计算精度，而机时与内存比直接三维场的计算少得多。对两台电机进行了实际计算，与实测值比较，精度较高。文中还对转子温度对起动参数的影响作了分析计算。