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。     

内燃机增压与扩缸对活塞横向运动影响的数值分析

根据活塞动力学方程与平均雷诺方程建立分析模型,采用 Broyden法对模型求解.依据 6105 柴油机燃烧爆发压力提高38%和缸径从105 mm扩大到 110 mm的改进设计,分析活塞的横向运动特性.结果表明:进行上述改进设计后,活塞顶部横向偏移的幅值增加了 23%,活塞横向运动速度的峰值增加了 22%,增大了擦缸的可能性;活塞横向运动加速度的峰值增加了38%,加剧了活塞对气缸的冲击.这样的分析结果对完善内燃机产品设计具有有效的指导作用.     

CO2双缸滚动活塞膨胀机Fluent模拟与分析

研究用双缸滚动活塞膨胀机代替节流阀,以提高CO2跨临界循环的效率.为了更清楚地研究CO2双缸滚动活塞膨胀机的工作情况,对其工作时内部的压力场、不同长径中间通道的压力场和湍流强度场进行了Fluent模拟与分析,压力场分析结果可以看出膨胀前后容积并非完全等于一级气缸和二级气缸的容积,还应加上中间通道的容积.不同长径中间通道...     

初始进气阶段气缸的运动特性分析

利用流体分析软件Fluent及其前处理软件Gambit对气压传动执行元件气缸的内部流场进行数值模拟,讨论了气缸内气体的压力分布,应用ADAMS软件对活塞的运动过程进行仿真分析,分析了长行程气缸运行过程中速度与推力之间的关系及其运动特性,为试验装置的应用及结构优化研究提供理论依据。     

基于Matlab与Ls-dyna的气缸冲击仿真解析

气缸活塞撞击到前端盖时,活塞杆和衬套间会发生较大应力导致部件磨损产生气体泄漏.为了准确了解气缸运行过程中各物理量的集中式参数和分布式参数的变化情况,提出一种采用Matlab与ANSYS/Ls-dyna对气缸运行和内部受力进行联合仿真的方法.通过Matlab获得气缸内压力的仿真结果,以此作为Ls-dyna的仿真条件可以得到更为精确的位移、速度、活塞杆与衬套间动态应力分布和径向震荡等情况.仿真结果表明气缸冲击过程中,活塞与活塞杆出现明显的倾斜,气缸衬套与缸筒上呈现一些明显的受力点,气缸的活塞杆冲击速度、负载分别与其所承受的最大等效压力近似成正比关系.      

绝缘子切槽成型机的研制

本文介绍一种自行研制的绝缘子切槽成型机的结构和工作原理.一个气缸的双向运动代替两个执行元件的直线运动使其经济合理结构紧凑;气动系统回路的安全保护措施使应用更为可靠.     

高速气缸新型缓冲装置及其性能

压力释放型高速气缸缓冲装置存在适应气缸活塞速度变化范围有限、最佳缓冲状态调节困难的缺点,其主要原因是气体的可压缩性大,压力释放阀达到开启条件时无法保证直至气缸抵达终点一直处于开启状态,存在反复启闭的现象,同时压力释放阀的排气速度无法与气缸的运行速度相适应.有鉴于此,文中提出了一种由压力释放缓冲组件和可调余隙组件组成的新型缓冲结构,通过仿真验证了当气缸可移动部件质量为6kg时,新型缓冲装置可以通过分段调节压力释放阀的弹簧压缩量和气缸背压腔的余隙容积实现气缸最高速度在2.3~3.7m/s区间内的良好缓冲.当固定气缸活塞最高速度为3.0 m/s时,改变气缸可移动部件的质量进行进一步仿真,发现该新型缓冲装置在负载质量改变时依然有良好的缓冲调节性能.     

摆杆约束往复活塞式压缩机的虚拟仿真分析

为了了解摆杆约束往复活塞式无油润滑空气压缩机的工作性能,为新机型的设计、物理样机实验和优化提供依据,缩短研发周期,应用虚拟样机技术建立了摆杆约束往复活塞式无油润滑空气压缩机的运动仿真模型,以理论分析为基础,仿真分析了压缩机的运动特性以及主要工作部件的受力情况。仿真结果表明,与传统摇摆往复活塞式压缩机相比,摆杆约束往复活塞式压缩机的活塞和密封环对气缸的换向敲击强度较弱,气缸侧压力较小,说明采用摆杆机构对活塞的往复行为进行约束能有效减少机械噪声和延长密封环的使用寿命。对新机型进行了物理样机试验,试验结果表明,摆杆约束压缩机的空载噪声比传统摇摆压缩机的空载噪声低约2 dB（ A）、整机工作噪声则低约1 dB（ A）,密封环寿命比传统摇摆压缩机的寿命大约提高10％,仿真结果与试验结果吻合。     

高空作业车工作斗轨迹控制研究

针对伸缩臂式高空作业车工作斗轨迹跟踪问题,以高空作业车工作斗竖直升降过程为例,建立了整车几何结构模型,并根据几何关系将工作斗运行轨迹逆运算,推导出工作斗相应轨迹下俯仰缸和伸缩缸活塞的运行轨迹算法,并以此作为两缸活塞的期望轨迹;提出了一种速度前馈位置反馈的复合控制方法,推导出液压缸运行过程中的速度前馈补偿算法,通过分别控制俯仰缸和伸缩缸活塞的运行来实现工作斗的轨迹控制。在SimulationX环境下,建立了集机、电、液一体的高空作业车仿真模型,仿真结果表明,实现了高空作业车工作斗的竖直升降,进一步提高了两缸活塞的控制精度。     

缸径和压缩比对微型内燃机微燃烧性能的影响

为了考察缸径和压缩比对微型内燃机微燃烧特性的影响规律和机理,采用层流有限速率模型耦合甲醇-硝基甲烷燃烧化学反应机理,对其燃烧过程进行了多维仿真.深入分析了缸径和压缩比对微燃烧特性的影响.仿真结果与实验结果比较一致,缸径对甲醇-硝基甲烷微型内燃机微燃烧特性影响显著.当缸径从9.00mm减小到3.38mm时,在压力上升阶段,缸内压力和温度增大;最高压力值先增大后减小,最终最高压力值下降约6×105 Pa,到达最高压力值所需时间缩短约30℃A;燃气燃烧速率也增大,完全燃烧时刻提前约40℃A.进一步分析揭示了缸径影响燃烧特性的本质机理,缸径对缸内燃烧特性的影响取决于缸内未燃燃气总量、散热损失占燃烧释放总热量比值、燃料完全燃烧时刻这3个因素.在给定参数下,实现完全燃烧临界缸径约为3.38mm.随压缩比提高,缸内压力和温度增大且最高压力值和温度值也增大.     

自动活塞器的工作原理与应用

射流控制自动活塞器由一只活塞和气缸等组成(见图)。活塞气缸装在储气筒的排气孔上(即原来安全阀的位置)。气源由排气孔进入活塞气缸,推动活塞向上推进工作,然后调节好弹簧压盖,再调节好螺帽1离按钮的高低适中,使它达到所需要的最高工作压力时顶杆顶着关闭把钮,便于电动机停止工作后把气源慢慢放掉,并使活塞弹簧也逐渐恢复强度,推     

气动伺服系统的摩擦力与死区参数辨识及控制

为了精确描述气缸的摩擦力,实现气缸的高精度轨迹跟踪控制,并提高算法的可移植性,提出基于遗传算法的气缸LuGre摩擦模型参数辨识方法和基于气缸充气腔压力变化的比例方向阀死区辨识方法。通过仿真分析,验证遗传算法在辨识摩擦力静动态参数时的可靠性;以单缸气动伺服系统为研究对象,分别建立比例方向阀和气缸的数学模型,设计基于反步法的非线性鲁棒控制器,开展气缸活塞运动跟踪不同频率的正弦轨迹曲线和三阶加减速曲线实验。研究结果表明:基于遗传算法的摩擦力参数辨识和基于气缸压力变化的比例方向阀死区辨识方法均能获得精确的辨识结果,本文所设计的控制器能实现气缸高精度轨迹跟踪控制。     

气动晶体管

气动设备广泛地用于自动控制领域,它能方便地控制构件作直线或旋转运动。 传统的气动设备(气缸和空气马达)是由机械阀或气动阀控制的,其控制程序通常由气动逻辑元件执行,缺点是改变运行程序的灵活性低。因此,可自由编程的电子控制系统是目前这一领域的发展趋势。 气与电之间的联系一向是由电磁阀来完成的。为保持电磁场而加的连续电流会产生热量,其功耗通常为几瓦。同时,电感     

同结构活塞在FPE与CE两种工作模式下应力变形差异

为研究自由活塞发动机工作时活塞结构应力变形特点,采用有限元分析方法对比分析相同结构活塞在自由活塞发动机（free piston energy,FPE）与（crank engine,CE）两种工作模式下应力水平与变形状况差异性.结果表明,FPE活塞整体应力水平低于CE活塞,差异主要由机械载荷引起.上止点附近FPE缸内峰值压力较小,引起的活塞销座压应力被其较大的惯性力作用消减,导致该应力集中处应力值较低,约为CE活塞的72%.在热机载荷共同作用下两者活塞顶部变形相似,差异集中体现在裙部,FPE活塞所受缸压较小、加速度较大以及无侧向力的特点导致其裙部变形明显小于CE活塞,最大径向变形约为CE活塞的56%,更易满足各方面性能要求.      

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。     

发动机缸孔变形实验及数据分析

发动机活塞与气缸的配缸间隙是极为重要的技术参数,如果间隙太大,会引起密封不良(漏气、窜油)、动力下降;太小则会使活塞裙部没有膨胀的余地,接触压力超过活塞和气缸之间的油膜所能承受的挤压强度(一般4.9~9.8 MPa),润滑油膜将被破坏,引起粘着磨损(拉缸)故障。从发动机研发阶段直至其生产制造过程中都需稳定控制气缸盖装配前后的缸孔变形量,这对发动机的整机性能的稳定发挥及提升工作具有极其重要的作用。     

液压缸活塞微织构化表面动压润滑性能理论研究

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能,在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构,利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模,并采用MATLAB软件进行仿真计算,研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明,在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能,其中椭圆形微织构的改善效果略差;随着活塞运动速度的提高,不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大,活塞表面动压润滑性能变差;圆形微织构的深径比为0.009时,活塞表面的动压润滑性能较佳。     

船舶内燃动力装置—缸熄火时扭转振动特性

内燃动力装置一缸熄火时扭转振动特性,是部分气缸运行下扭转振动问题的最特殊情况,然而,却是最常见和最重要的情况.本文根据可能出现的三种熄火状况进行分析讨论.所谓三种熄火状况,即《第一类型熄火状况》简称“停缸”:当发动机某一气缸运动部件损坏,拆卸活塞连杆机构,采用发动机减缸运行的情况;《第二类型熄火状况》指发动机某一缸由于严重漏气,而使气缸内气体压缩过程建立不起气缸压力的情况,使气缸熄火;《第三类型熄火状况》为发动机某一气缸因供油系统损坏,造成气缸熄火的情况.或者是人为地将一个气缸改为压气机缸的情况.现在分析一缸“熄火”时下述动力装置扭转振动的特性.主机均采用同一型号六缸四冲程中速柴油机.三种熄火状况采用的动力装置如图1所示.它们是:第一种装置形式(简称“装置I”)是柴油机通过高弹性联轴节与推力轴联接的船舶内燃动力装置,当量系统如图1a所示.     

教学用气动机械手的研制

介绍了一种采用PLC控制,以气缸作为动力元件的气动机械手结构、工作原理、动作过程。采用PLC的控制,实现气动机械手的3种运行方式:单步、循环以及复位。通过学生自主装拆实验证明气动机械手控制简单、运行稳定、装拆简便、安全,适合于学校教学实验。     

天然气管道缺陷检测器泻流装置

天然气管道缺陷检测器在管道内靠天然气的传输压力驱动前进,完成对在役管道使用状况的扫查,为了提高检测器检测精度,需要控制检测器速度在合理范围内.研制了一种通过气动控制泻流实现天然气管道检测器速度控制的装置.该装置利用管道内检测器前后天然气的压力差作为驱动力,根据检测器速度要求,驱动气缸的活塞实现泻流通道的开关.实验结果表明: 该装置功耗小于10 W, 泻流通道开关时间为数秒,满足管道检测器对速度调节的要求.