TBM试验台支撑推进液压系统设计与仿真分析

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)存在推进系统压力控制不精准、支撑系统高压撑紧时冲击剧烈的问题,在直径2.5mTBM试验台上设计了支撑推进液压系统.在AMESim中搭建了系统模型,仿真分析了推进系统在随机负载下的压力响应及支撑系统中关键部件在不同设置参数下的系统响应.结果表明:推进系统压力控制精准,支撑系统中节流口直径在1~3mm内减小时,油缸稳态输出力无变化,系统冲击减缓,响应时间随之增加;背压阀压力增大时,油缸稳态输出力减小,撑靴速度更稳定,对系统压力响应影响小.节流口直径为1.5mm、背压阀压力为7 MPa时,冲击平缓,撑靴运动速度稳定,系统同时获得较快的响应速度.所设计液压系统可实现支撑系统响应速度较快、撑靴速度稳定、冲击平缓和推进系统压力控制准确.     

蓄能器组吸收水压柱塞泵压力脉动机理与试验研究

在阀配流斜盘连杆式海（淡）水轴向柱塞泵结构原理的基础之上,分析了其压力脉动产生的机理,建立了蓄能器组吸收压力脉动的数学模型,阐述了蓄能器组吸收压力脉动的机理,并对安装盒式隔膜蓄能器组前后、不同的蓄能器组充气容积、不同的系统负载下水压泵的压力脉动进行了对比试验研究。试验结果表明：采用蓄能器组后水压泵的压力脉动明显降低;增大蓄能器充气容积可以减小水压泵的压力脉动;不同系统工况影响蓄能器吸收压力脉动效果。研究结果对水压泵的减振降噪具有指导意义。     

蓄能器组吸收水压柱塞泵压力脉动机理与试验研究

在阀配流斜盘连杆式海（淡）水轴向柱塞泵结构原理的基础之上,分析了其压力脉动产生的机理,建立了蓄能器组吸收压力脉动的数学模型,阐述了蓄能器组吸收压力脉动的机理,并对安装盒式隔膜蓄能器组前后、不同的蓄能器组充气容积、不同的系统负载下水压泵的压力脉动进行了对比试验研究。试验结果表明：采用蓄能器组后水压泵的压力脉动明显降低;增大蓄能器充气容积可以减小水压泵的压力脉动;不同系统工况影响蓄能器吸收压力脉动效果。研究结果对水压泵的减振降噪具有指导意义。     

蓄能器参数对砍蔗-切段负载敏感系统液压冲击的影响研究EI北大核心CSCD

甘蔗机械化收割过程中振幅波动大的载荷,以及对多路换向阀的频繁操纵都会产生较大的液压冲击。该研究以甘蔗联合收割机的砍蔗-切段负载敏感系统为研究对象,提出在泵的出口处增加蓄能器以抑制液压冲击。以蔗地实测载荷数据为基础,基于AMESim建立砍蔗-切段负载敏感系统仿真模型,研究蓄能器参数对砍蔗-切段负载敏感系统液压冲击的影响规律及优化匹配方法,并对仿真结果进行试验验证。研究结果表明,蓄能器的预充气压力越接近工作压力,压力冲击抑制效果越好,压力响应速度也越快,蓄能器的预充气压力最优区间为系统正常工作压力的50%~83%。     

蓄能器组吸收水压泵压力脉动机理与试验研究

在阀配流斜盘连杆式海(淡)水轴向柱塞泵结构原理的基础之上,分析其压力脉动产生的机理,建立蓄能器组吸收压力脉动的数学模型,阐述蓄能器组吸收压力脉动的机理,并对安装盒式隔膜蓄能器组前后、不同的蓄能器组充气容积、不同的系统负载下水压泵的压力脉动进行对比仿真与试验研究。仿真与试验结果表明:采用蓄能器组有利于降低水压泵的压力脉动,一定程度上降低了水压泵的振动与噪声。     

液压驱动压裂泵液压系统设计及其脉动的抑制

针对传统机械式压裂泵冲次高、易损件寿命短等缺点,提出了液压驱动式压裂泵,设计了"半开半闭式液压系统",建立了仿真模型,搭建了试验样机,结果表明:仿真模型准确,液压驱动式压裂泵也可以实现高压输出,受液压缸泄露、魏氏效应、系统固有换向时间的影响,压裂泵存在压力和流量脉动,且随负载压力的增大而增大。根据压力和流量脉动特点,设计了一套由柱塞缸、气缸和蓄能器组等构成的气缸式蓄能器脉动抑制装置,结果表明:该装置能显著抑制压力和流量脉动;且脉动随蓄能器容积或预充气压力的增大而减小;在该装置的作用下,液压驱动式三缸压裂泵的压力脉动等效于机械式五缸压裂泵。     

混凝土湿喷机摆动系统工作特性研究

为了深入了解混凝土湿喷机摆动系统的工作特性,根据摆动系统的结构及工作原理,考虑液压元件内部阀芯等零部件的运动响应时间等因素,建立了摆动系统的键合图模型和动力学方程,仿真分析了在摆臂摆动过程中恒压泵、蓄能器和电液换向阀等液压元件的工作特性,并搭建了摆臂摆动测试平台进行实验验证。研究结果表明：在摆臂运动达到稳定状态之前,恒压泵斜盘处于最大倾角状态,泵出高压油液用于左右摆动缸的运动和蓄能器充液,蓄能器气室压力随着摆臂摆动次数的增加而逐渐升高,并最终稳定在14 MPa;在摆臂运动达到稳定状态之后,恒压泵斜盘倾角在0°~19°之间周期性变化,蓄能器放液最大瞬时流量达到322.5 L/min,可实现S形分配阀在0.24 s内完成换向;摆动缸无杆腔工作压力的测试结果与仿真结果基本一致,验证了所建模型的准确性。研究结果为进一步优化混凝土湿喷机摆动系统提供了参考。     

TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流多余流量实现对马达工作压差的比例调节,从而实现泵马达系统对电机系统的转速跟随和扭矩可调,并基于○/2.5mTBM实验台的刀盘驱动系统指标要求完成了设计选型.在AMEsim仿真平台上搭建了负载敏感变量泵控系统(LSCS)、流量反馈比例变量泵控系统(FFPCS)和变量缸位移反馈比例变量泵控系统(DFPCS)的模型,分析对比了不同系统在同一电机系统速度信号下泵的压力和流量响应,并对比了不同比例控制策略下变量泵的效率.结果表明:LSCS无法响应电机系统转速跳变,且不适用于闭式系统,FFPCS和DFPCS均能较好地跟随电机系统的转速变化,尽管FFPCS有着更高的控制精度和效率,DFPCS的高可靠性、模块化和低成本优势更符合实际施工要求.     

考虑管路效应的负载敏感泵动态特性分析

以多路阀和负载敏感泵组成的负载敏感控制回路在工程机械中得到了广泛应用,其中负载敏感泵与负载及管路之间的耦合作用很容易引起输出压力和流量的脉动,轻则影响执行器的控制精度,重则导致管道破裂或变量泵提前损坏。针对这一问题,详细分析了带多路执行器的负载敏感泵的动态特性,其中特别研究了管路参数对系统动态特性的影响,为此类系统的设计和调试提供参考。     

基于Lighthill声类比理论的喷水推进泵不稳定流动诱导噪声的数值研究

喷水推进泵内部不稳定漩涡流态对舰船推进系统的稳定性和噪声具有重要的影响,为了研究多工况下的流动特性及流致噪声机理,采用了计算流体力学(CFD)与计算声学(CA)耦合数值模拟的方法,针对喷水推进泵的不同的运行工况进行了精细化非定常数值模拟,并与实验结果进行了验证。基于非定常数值模拟结果,将叶轮表面旋转偶极子与导叶表面固定偶极子的CGNS数据作为声源,采用BEM法开展了一系列的内声场及外声场声振耦合计算。研究结果表明:喷水推进泵压力脉动的幅值从叶轮进口处到导叶出口处逐渐减小;在额定工况下,喷水推进泵内部的压力脉动系数的最大值都出现在一阶叶频附近,叶片通过率是幅值的主要影响因素;随着流量工况减小,一些监测点在低频范围内的压力脉动超过一阶叶频处的值,成为主频;随着流量减小,喷水推进泵内部压力脉动幅值明显增大,内声场的声功率级随之上升,外声场声振耦合的声压级也随之增大,且呈现出明显的偶极子特性,本文的研究结果为舰船喷水推进泵的低振低噪设计和运行提供了理论基础。     

正压浓相恒压输送系统的DCS控制设计及应用

正压浓相气力输送系统是目前国内火电厂应用最为广泛的气力输送系统,该系统对运行的控制流程要求高、逻辑性强;其关键输送技术指标均采用模拟量进行检测,并实时控制.本文介绍的恒压输送系统,除了以上特点外,其独具的输送压力的动态实时调控功能,更是对控制系统提出更高的要求;阐述了DCS用于正压浓相恒压输送系统的典型设计.     

气缸式蓄能器对压裂泵流体脉动的抑制作用

针对压裂泵流量脉动较大带来的问题,在分析压裂泵脉动产生机理及其特点的基础上,设计可用于高压大流量场合中的气缸式蓄能器,建立气缸式蓄能器回路数学模型,得到脉动流量的幅频特性,仿真研究脉动抑制特性的影响因素,并对压裂泵安装气缸式蓄能器前后的脉动流量进行对比分析,结果表明:气缸式蓄能器可用于高压大流量场合中,其脉动抑制特性随气缸预充气压力、气缸直径、蓄能器连接管长度的增加而减弱,随气缸行程、蓄能器连接管直径的增加而增强;气缸式蓄能器能显著抑制压裂泵流量脉动,可将机械式三缸压裂泵的流量脉动由23.07%降至2.42%,将液压驱动式三缸压裂泵的流量脉动由33.33%降至3.22%;研究结果为高压蓄能器的设计和使用提供了一种新的思路和方法。     

一种新型的推力标定装置

推力校准在推力测量中占有举足轻重的地位,其校准精度直接影响测量结果。传统的校准方式精度差,效率低,已经无法满足当前的测量要求。本文提出了一种新型的在线推力校准系统,通过汽缸配合伺服电机产生稳定拉力,由压力控制系统、拉力活塞系统以及标准力传感系统形成闭环PID控制系统,实现拉力的精确控制,数据采集系统采集被校力值在上位机完成最终计算。     

一种管路压力脉动抑制装置优化设计及试验分析

针对船舶系统柱塞水泵等辅机设备管路压力脉动大的问题,设计出一种基于蓄能器吸能和孔板滤波原理的管路压力脉动抑制装置。根据压力脉动抑制装置工作原理,对蓄能器容积、蓄能器充气压力、开孔角度、开孔数量、孔径等参数进行优化设计,并对研制出的样机进行试验。试验结果表明：管路压力脉动抑制装置对不同频谱的压力脉动均具有较好的衰减效果,输出压力1 MPa～2.5 MPa时,柱塞泵出口管路压力脉动衰减率达50 %以上。     

Micro-multi-plasmajet array thruster for space propulsion applications

Thrust performance tests were conducted for an arrayed multi-plasmajet structure consisting of rectangular nozzle elements each with an exit height of 0.5 mm and length of 0.5 mm. To evaluate the thrust characteristics of the arrayed micro-multi-plasmajet, the thrust was measured using a calibrated cantilever-type thrust stand in vacuum. Using 3 × 3 nozzle elements, the micro-plasmajet array showed stable DC operation. Compared to conditions with cold-gas flow, the application of a DC discharge showed a significant improvement in thrust performance of at least 20% for thrust and specific impulse. Typical values achieved for thrust, specific impulse and thrust efficiency at an input power of 6.3 W were 8.5 mN, 77 s and 0.21, respectively.     

活塞式蓄能器爆炸原因分析

某活塞式蓄能器在使用过程中发生爆炸,通过对收集到的蓄能器碎片进行断口及表面宏观分析、材料化学成分和力学性能分析、扫描电镜分析、物相分析和能谱分析,并应用有限元应力分析软件进行理论爆破压力计算,找出了蓄能器爆炸的原因。结果表明:爆炸系该活塞式蓄能器内所充入气体中含有氧气,当一定浓度的氧气与渗入气体侧的液压油混合后,在机械运转过程中的激发能源的作用下发生剧烈的燃烧化学反应,瞬间产生高温高压而导致蓄能器发生爆炸。     

Transient heat pump behaviour: a theoretical investigation

A detailed mathematical model of vapour compression heat pumps is described. Model equations of the various heat pump components are given. The component models include the condenser, evaporator, accumulator, expansion device, and compressor. A brief discussion of the modelling techniques is presented, as is the solution methodology. Preliminary simulation results are also illustrated. The model developed predicts the spatial values of temperature and enthalpy as functions of time for the two heat exchangers. The temperatures and enthalpies in the accumulator, compressor and expansion device are modelled in lumped-parameter fashion. Pressure responses are determined by using continuity satisfying models for both the condenser and evaporator. The summary provides a list of future work anticipated in the area of dynamic heat pump modelling.     

Transient heat pump behaviour: a theoretical investigationComportement de la pompe à chaleur en régime transitoire: recherche théorique

A detailed mathematical model of vapour compression heat pumps is described. Model equations of the various heat pump components are given. The component models include the condenser, evaporator, accumulator, expansion device, and compressor. A brief discussion of the modelling techniques is presented, as is the solution methodology. Preliminary simulation results are also illustrated. The model developed predicts the spatial values of temperature and enthalpy as functions of time for the two heat exchangers. The temperatures and enthalpies in the accumulator, compressor and expansion device are modelled in lumped-parameter fashion. Pressure responses are determined by using continuity satisfying models for both the condenser and evaporator. The summary provides a list of future work anticipated in the area of dynamic heat pump modelling.