新型双作用气浮气缸优化设计及其工况分析

由于普通气缸摩擦力存在时变性和不确定性,故其摩檫力无法准确获取,难以实现气缸高精度的力伺服控制。基于静压气体润滑原理并结合空气轴承结构,构建了一种带有环形卸压槽的新型双作用气浮无摩擦气缸,实现了气缸活塞与缸筒内壁间的非接触无摩擦。该气缸的气浮活塞具有独立供气的特点,解决了传统气浮气缸往复运动过程中两腔气压变化时气浮活塞承载力不够而引起的活塞与缸筒接触产生摩擦的问题。采用Fluent软件仿真分析了偏心量、节流孔径、气膜厚度等因素对气浮活塞径向承载力和耗气量的影响,得出了多种气膜厚度下最优的气浮活塞节流孔径;研究了偏心量、供气压力对此最优节流孔径的影响,发现了其随偏心量增大而减小、随供气压力增大而增大的规律;开展了不同工况下活塞-活塞杆组件在缸筒中非接触无摩擦运动时的受力情况分析,得出了气缸空载工况时最低供气压力以及加载工况时最大外负载力与供气压力的关系式。研究结果可为该气浮活塞外径和节流孔径参数的选取、供气压力的确定提供参考,进而达到不同工况时满足径向承载力要求后的耗气量尽可能少的目的。     

液压打桩锤主控阀换向性能的动态特性分析

为满足液压打桩锤高频工作下对换向快速性的要求,设计采用主控阀控制的快速换向柔性冲击系统。该阀通过4个控制口压力的变化控制阀芯的运动,通过内部反馈油孔实现对换向状态的记忆。根据主控阀换向工作基本原理,建立主控阀换向过程的动态数学模型,采用Stateflow处理换向过程的状态转换结合Simulink建立换向过程的仿真模型。结合实验的相关参数对主控阀换向过程进行仿真分析,仿真得到的换向所需时间和实验结果基本一致。利用仿真模型,分析内腔直径,内部反馈孔直径和长度以及弹簧刚度4个主要因素对主控阀换向性能的影响。研究结果表明:主控阀内腔直径对主控阀换向快速性的影响最大,内部反馈油孔直径和长度次之,弹簧刚度影响最小。     

气缸气缓冲特性的实验研究

研究气缸气缓冲特性,建立计算机辅助测试系统.通过调节气源压力和缓冲针阀开度,测试不同工况下缓冲腔及主气路压力、气缸行程以及振动加速度等参数,并分析过缓冲、欠缓冲及最佳缓冲等几种典型的气缓冲特性.实验结果表明:气缸活塞与端盖的机械碰撞是造成振动冲击的主要因素;一些过缓冲过程仍存在机械碰撞,从而造成缓冲效果变差;最佳气缓冲只存在于某些工况.     

无初压差气缸动特性数字仿真和摩擦力计算

本文建立了描述无初始压差驱动形式下双作用气缸动特性的数学模型,并就气缸活塞摩擦力计算的问题进行了探讨.利用数字计算机对气缸动特性作了仿真计算.最后通过实验对仿真结果进行了验证.     

考虑气动管路的双腔气缸动态特性分析与实验

通过对双腔气缸运动特性及气动回路的分析,建立了双腔气缸工作系统的动态特性模型,在建模过程中考虑了电磁切换阀及其到气缸之间的气动管路.在此基础上,采用Matlab对所建模型进行仿真;同时,搭建了气缸动态特性实验系统对建模对象———气缸进行了实验.仿真及实验结果表明,文中所建模型可以较准确地从理论上描述双腔气缸工作系统的动态特性.     

双缓冲腔环形间隙对凿岩机缓冲系统动态特性的影响

分析了液压凿岩机双缓冲系统的结构特点,应用孔口节流理论确定了缓冲活塞的静平衡位置,基于应力波传递原理得到了缓冲活塞的回弹速度,考虑油液的压缩特性推导出一级缓冲腔压力公式,由间隙流量公式得到了二级缓冲腔压力,在此基础上建立了缓冲活塞的运动微分方程.应用Matlab工具对双缓冲系统的动态特性进行了仿真,分析了不同环形间隙下缓冲活塞的运动规律,探讨了环形间隙对一级和二级缓冲腔压力的影响.提出与环形间隙和活塞最大行程的比值相关的间隙行程系数η.仿真结果表明,间隙行程系数与双缓冲系统的特性密切相关,存在最优范围.搭建了实验台,通过实验对缓冲系统的数学模型进行了验证.     

离心压缩机轴承总成气相流动与温度场特性

基于高速运转过程中的离心压缩机轴承总成腔体内部摩擦产生大量的热导致流场内部温度过高的问题,本文对离心压缩机滚动轴承总成中的制冷剂气体流动和换热特性进行了研究。以6009深沟球轴承组为对象,建立了轴承总成内腔的数值分析模型。分析了轴承运动对流场内部气相流动的影响,并对比不同转速下内部温度场情况,揭示了转速对轴承总成腔内的传热特性的影响。结果表明：轴承旋转引起了旋转流,所带来的能力增加了流速,且使轴承总成内部的压力升高;随着转速的增大,流场的流速随之增加,轴承腔内的温度会有一定程度的降低,但转速继续升高,摩擦损耗急剧增加,产生的热量大于气体的换热能力,温度随之升高,最终得出较好的散热工况下的转速。     

摆动气缸位置伺服系统特性实验研究

该文通过大量实验对比例流量阀控摆动气缸位置伺服系统的典型非线性特性进行了研究,主要包括:研究分析了工作点位置、负载大小、摆动气缸两腔初始压力等工作参数对系统特性的影响;指出了系统存在的粘滑振荡、位移波动、"停滞"等现象,并分析了其产生的原因.研究得出:在摆动气缸行程范围内的不同位置或摆动气缸两腔初始压力不同时,系统呈现出不同的特性;摆动气缸的摩擦力及其两腔压力较慢的动态过程引起了系统的"粘滑振荡"等典型非线性现象.     

双行程集成气缸的设计及动态特性研究

设计了一种新型结构的集成式双行程气缸,在对其运动过程进行分析的基础上,利用热力学和空气动力学的基本理论对集成气缸的动态特性进行分析,建立了动态特性数学模型,并以MATLAB软件作为仿真平台,采用四阶Runge-Kutta法进行仿真并输出各腔的压力、活塞杆位移和速度曲线.     

超精密气浮轴承垂直方向的动力学分析

针对超精密气浮轴承垂直方向的动态特性易受多种因素的影响,且各影响因素有极强的耦合性的特点,运用纳维-斯托克斯方程和牛顿力学方程建立了气浮轴承的动力学解析模型,通过求解该模型,研究了系统惯性项、对流项和几何项对系统动力学特性的影响机理,导出了在惯性项为扰动张量下的系统稳定性方程,获得了一维气浮轴承全动力学的解析渐近结果.仿真结果表明,所建立的解析模型正确地反映了超精密气浮轴承的动力学特性,得出的解析结果与仿真结果是一致的.     

直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.     

高压共轨多次喷射油量波动现象分析

采用实验测量与数值模拟研究相结合的方法,研究了共轨燃油喷射系统动力学的基本原理,重点关注多次喷射过程中,水击现象造成的随间歇时间变化的喷射油量波动现象.利用AMES im软件建立的高压共轨燃油系统模型进行仿真,分析了多次喷射过程中,水击压力波动影响下的喷油器控制腔、蓄压腔液力过程和控制球阀、针阀运动规律.结果表明,高压共轨多次喷射油量波动是由于水击压力波动对针阀运动特性和喷射压力产生的周期性综合影响造成的.     

基于Bang-bang控制的无刷直流电机换相转矩波动抑制策略

基于Bang-bang控制提出了一种无刷直流电机换相转矩波动抑制策略.将电机运行过程分为12个工作区间,分析换相区间相电流变化过程,通过引入转矩控制指标,采用Bangbang控制对关断相进行合理地再导通控制,实现换相电压补偿,从而减小换相转矩波动;并在双闭环调速系统下验证了方法有效性,Matlab/Simulink仿真结果表明,该方法能够将转矩跟随误差控制在1%以内,有效降低了换相转矩波动.     

棒式文丘里除尘器气液两相流阻力特性

为了掌握棒式文丘里除尘器内气液两相流的阻力特性,基于多相流理论,建立其三维CFD模型,研究分析棒间距、除尘风量和液气比对棒式文丘里除尘器阻力特性的影响,并建立了阻力预测公式以及三者之间的关系式.结果表明:文丘里棒层与下筒体的压力损失随着棒间距的减小和风量的增大呈幂指数关系增大,随着液气比的增大呈近线性增大;上筒体的压力损失与风量呈近平方关系;通过与实验数据对比,关系式最大误差为16.88%,验证了其有效性.     

缸内直喷汽油机低速混合气形成过程研究

通过Hydsim搭建的多孔喷油器一维仿真模型分析了针阀开启与关闭阶段喷油参数的变化,并使用FIRE软件对15 MPa喷油压力下的定容室喷雾进行了数值模拟及模型标定. 在此基础上,以一涡轮增压缸内直喷汽油机为研究对象,对比数值模拟与实验结果,分析了滚流比及喷油时刻对低速工况缸内混合气形成过程的影响. 结果表明,对2000 r/min全负荷工况,采用较高滚流比可增强缸内气流运动,促进燃油快速蒸发并形成更加均匀的混合气,而适当的喷油时刻可减少燃油碰壁,改善混合气浓度分布,从而更利于燃烧及发动机性能的提升.      

高风压无阀式潜孔冲击器的气缸结构优化及其性能分析

对高风压无阀式潜孔冲击器的气缸进行局部结构优化。通过对冲击器结构与工作原理的分析,建立起其冲击系统的模拟模型,并利用MATLAB进行模拟计算。研究结果表明:在气缸内部增加了一个过渡带,使得后气室进气长度发生了改变;在后气室进气长度等于临界值时,活塞的实际行程最短,频率最高,而活塞单次运动的冲击末速度、冲击功和耗气量基本不变。在气源压力为2 MPa时,后气室进气长度为10 mm时,冲击器的实际行程最小,频率最大,相较于上一代冲击器,频率提高了约9. 3%,其他性能参数与之基本相近,整体性能大幅度提高。研究结果对于高风压无阀式冲击器设计和优化具有参考价值。     

结构参数耦合特性下的燃气弹射内弹道性能预示

现有文献分析结构参数对内弹道性能影响主要基于单一变量法,未从全局考虑参数的耦合特性。建立了从内弹道反向设计方程到正向计算方程的一体化模型,考虑结构参数耦合关系,提出了内弹道设计方程的修正方法,分析了以空间尺寸和时间2个维度为基准的内弹道性能变化规律。仿真结果表明:设计方程推导中的简化造成了较大的截断误差,对理想喉部截面积具有放大作用,且随着低压室直径的增加,放大作用越明显;在设计的出筒速度、高压室工作压强下,低压室直径和高度越小,喉部截面积越小,导弹受到的冲击荷载越大,出筒时间越短;通过选择合理的低压室尺寸能使低压室最大压强和导弹最大加速度任意可调。     

非公路车辆簧载质量实时估计

针对非公路车辆簧载质量估计问题,提出了一种采用油气弹簧气压测量与车体在线姿态测量相结合进行实时簧载质量估计的方法.建立了基于单筒式油气弹簧的整车7自由度振动模型,利用带遗忘因子的递推最小二乘估计方法对簧载质量进行估计,并以D级道路作为仿真激励进行了仿真实验.研究了递推最小二乘估计中遗忘因子、滤波器参数及车速等因素对质量估计性能的影响,结果表明所提出的质量估计方法具有良好的准确性和实时性.      

配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响

为了研究配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响,使用瞬态分析方法建立了发动机缸内热力过程的数学模型,并通过计算机仿真分析了各配气阀结构参数对发动机性能的影响。研究结果表明,配气机构的气道孔直径大于某一定值后,其对凸轮活塞发动机耗量和指示功率影响较小;在保证功率的前提下,减小进气角可以提高发动机的经济性;选择使活塞在回行开始时缸内压力降到背压值的预排气角,可以提高发动机的动力性;最佳的压缩角、预进气角可以通过本文的计算模型从多种方案中优选得到。