基于Maxwell电磁阀的开关动态响应研究

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究。根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择。仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大;工作气隙越小的电磁阀开启响应越快且关闭响应减慢;磁感应强度在B-H曲线“膝点”附近会有更好的响应特性。通过仿真分析,为电磁阀设计参数的选择提供了新的思路和解决方案。     

基于TRIZ理论的深海水液压电磁阀

水深压力直接影响着海洋机电装备的性能及可靠性。以深海水液压电磁阀为例,运用TRIZ理论的物质-场模型及冲突矩阵,阐述水深压力补偿方式,提出水深压力硬补偿的方法。建立硬补偿式深海水液压电磁阀的模型,研制初试样机及试验平台,对其性能及影响因素进行研究。结果表明:(1)硬补偿式深海水液压电磁阀性能良好:仿真及试验结果基本一致;电磁阀开启压力小,约为0.3 MPa;密封性能优异,关闭状态下,阀的泄漏量为零;阀口全开时压力损失小,额定流量(7 L/min)下的压力损失约为0.25 MPa;动态响应特性良好,开启时间t_1≤30 ms,关闭时间t_2≤63 ms。(2)硬补偿方法能有效补偿水深压力:水下(2 km以浅)工作时,电磁阀的相对启闭压力、响应时间等与系统工作压力有关,而与水深无关。可为海洋机电装备的水深压力补偿系统的设计提供新方法。     

船用柴油机电磁阀响应特性的优化设计

高压气动电磁阀在船舶柴油机起动系统中有着至关重要的作用，其响应特性是保障柴油机可靠和迅速起动的关键因素之一。首先，基于电磁有限元仿真软件ANSYS Maxwell对船用柴油机起动电磁阀的响应时间进行仿真分析；其次，采用国际标准ISO 12238和电磁阀阀芯位移试验验证优化前后仿真模型的精确度。结果表明，电磁阀在工作电压24 V和气隙1.1 mm时，开启和关闭响应时间分别为31.3 ms和43.3 ms。最后，通过Maxwell软件自带的参数化等功能进行了性能优化设计，研制了气动电磁阀专用试验系统并开展了性能试验；结果表明电磁阀在工作电压为28.8 V时，电磁阀开启响应时间加快5.9 ms;在5个500匝线圈并联时，电磁阀开启响应时间加快16.3 ms,满足船舶柴油机起动系统要求。     

超洁净电磁阀动态特性仿真与优化

为了满足半导体和化工领域等对超洁净流体控制的新需求,针对一种新型超洁净电磁阀开展动态特性仿真与优化。首先介绍其工作原理,并利用COMSOL_Mutiphysics软件对其进行有限元仿真,得到其动态响应特性曲线。然后分析了电磁阀的线圈匝数、工作间隙和衔铁厚度对其响应特性的影响。最后利用遗传算法对电磁阀进行动态响应的多目标优化,可以得到其优化后电磁阀的吸合时间由原来的10.4 ms缩短至9.2 ms,降低了11.5%;释放时间由9.5 ms缩短至8.0 ms,降低了15.7%。超洁净电磁阀的响应特性得到一定改善,为以后的优化设计提供指导。     

燃油喷射器电控性能的改进设计研究

在电控喷油器电磁动态工作性能研究基础上,分析了影响电磁动态特性的主要因素。通过测量驱动电路中串联小电阻的电压变化,得到电磁线圈电流响应特性。线圈安匝数和磁极气隙是影响电磁动态特性的主要因素。结合实验结果提出喷油器结构改进设计原则,对结构改进后的喷油器电磁响应特性进行了实验验证。结果证明电磁响应特性得到了提高,开启响应时间由原来的1.4 ms提高到1.1 ms,关闭响应时间缩短1.4 ms。     

双自由度电磁阀测试平台研究

为了对行程0～4 mm、双向输出力各0～10 N的双自由度电磁阀的动态及静态特性进行准确测试,建立了相对应的新型电磁阀动静态特性测试平台。利用该平台,在对双自由度电磁阀内外推杆同时输入激励时,可以准确地测量双自由度电磁阀的内推杆与外推杆的动、静态特性,并通过LabVIEW对数据进行精准大量采集。利用Ansoft仿真软件对电磁阀的静态特性进行仿真,利用测试平台对电磁阀开启与关闭时的静态特性进行测量,对仿真数据与静态实验数据进行比对,并测量电磁阀动态特性。结果证明双自由度电磁阀测试平台工作精确并稳定。     

电控汽油喷射器参数优化及性能测试研究

在某型电控汽油喷射器基础上,通过对线圈匝数、不同磁导率下电磁场分布、工作气隙厚度及其位置等电磁参数及结构参数的优化,对电控喷射器进行了改进设计,增大了电磁力;开发了开启时间与关闭时间的测试系统。试验结果表明,该喷射器开启与关闭的滞后时间分别为1.65ms和0.5ms,与原汽油喷射器相比分别缩短了8%和9%,提高了动态响应性能。     

一种用于自动变速器的比例电磁阀研究

介绍一种用于自动变速器的比例电磁阀结构,研究比例电磁阀的分析、设计方法及其稳态和动态特性。在结构分析的基础上,分析其工作原理,将比例电磁阀分为电场、磁场、机械和流体四部分,分析这四部分的内在耦合关系。建立各个部分的动态特性数学模型并进行耦合仿真分析,对比例电磁阀电磁特性进行研究,通过与试验结果对比,初步验证耦合仿真模型的正确性。 通过计算分析电磁阀内部参量的动态变化特性,为优化电磁阀设计奠定基础。在液压部分中,进油口采用球阀,排油口采用喷嘴挡板阀,通过控制排油口的开度可以进行流量控制,间接控制油压输出。在比例电磁阀开启时,电磁力与弹簧力的总和与球阀的液压力相平衡的工作模式,使该比例电磁阀具有开关响应快、输入电流与输出油压线性关系好的特点。研究结果表明,该比例电磁阀阀芯位移0.2 mm ,开启响应时间在2 ms以内,油压建立在4 ms以内,适用于自动变速器换挡执行回路中。     

直动型气动电磁阀综合性能测试系统研究

针对目前国内对直动式气动电磁阀测试存在的不足问题,采用高速数据采集系统,应用计算机控制技术,设计了电磁阀综合性能检测系统.测试项目主要有动态特性检测、密封性检测、疲劳寿命测试,并首次引入了最低先导压力的测试,突破了以往只针对单个参数测试的局限.为验证系统的准确性,设计完善了一种基于MATLAB/Simulink的电磁阀动态仿真模型,可应用于电磁阀设计时的多参数仿真和优化设计.运用仿真模型和测试系统,测试、分析了气路压力条件对电磁阀性能的影响,确定了电磁阀测试或使用时的最佳气路压力条件.实验结果表明:该系统能很好地对电磁阀的综合性能进行评判,系统时间分辨率达到0.1ms,压力分辨率0.1 kPa.     

中/重型车辆坡道起步辅助系统气动控制电磁阀的设计与研究

目前手动挡汽车,尤其是中/重型车辆坡道起步时,需要驾驶员进行复杂的操作,操作不当易导致发动机熄火或溜车。通过系统结构设计原理分析,得到对电磁阀的功能和结构需求,设计了由1个膜片阀和1个二位三通常闭电磁阀集合而成的坡道起步控制电磁阀。借助该阀,驾驶员无需复杂的操作便可实现汽车坡道起步。此外,通过坡道起步控制电磁阀开关动作系统压力滞后特性试验研究得到:为了达到对制动力的精确控制,应根据系统特性适当选择坡道起步控制电磁阀开启与关闭时间,坡道起步控制电磁阀的断电时间至少应大于开启滞后时间32 ms,坡道起步控制电磁阀的通电时间至少要大于关闭滞后时间8 ms。     

往复活塞压缩机的偏心活塞

对偏心活塞的曲柄连杆机构进行运动分析和动力分析。根据理论分析的结果,提出了偏心活塞曲柄连杆机构的特点及其应用。     

活塞压缩机高压级活塞的结构

介绍活塞压缩机高压级活塞的结构特点，有效提高压缩机易损件的使用寿命。     

柱塞泵反包柱塞收口的设计与制造

反包柱塞比正包柱塞具有结构简单、体积小和寿命长等优点,对反包柱塞进行了结构设计和材料选择。为解决反包柱塞在收口处出现裂纹的问题,对柱塞颈部进行了金相、电子能谱分析和硬度分析。结果表明颈部防渗剂防渗效果不好,热处理造成颈部硬度增加明显,塑性下降,是裂纹产生的主要原因。针对问题产生的原因,采取了气体渗氮前颈部预留机加工余量和先收口再进行热处理的工艺措施,使颈部硬度符合设计要求,解决了柱塞颈部裂纹的问题,保证了压合后的质量,为实际生产提供了准确的工艺方法。     

活塞销材料对活塞应力的影响

利用ANSYS对活塞和连杆进行有限元分析,确定活塞上的最大应力集中点和最大变形量,然后时活塞和活塞销替换不同的材料在同一工况下进行试验.找出不同材料对活塞的最大应力的变化,从中找出对活塞产生应力最小的活塞销材料,利用优化设计和有限元计算相结合的技术,以求活塞质量性能得到进一步优化设计.     

活塞气缸拍击特性及其磨损间隙变化关系

以某发动机气缸-活塞组为例,模拟了发动机气缸-活塞组中活塞的二阶拍击运动,根据二阶运动参数的模拟结果预测了气缸-活塞组件表面的磨损状态及磨损间隙。在此基础上,分析了气缸-活塞组间的间隙变化对活塞二阶运动的影响,获得了不同气缸套活塞磨损间隙的变化情况下,活塞在气缸套里做二阶运动时各种动态参数的变化规律。分析结果表明,所提出的方法能够有效预测因内燃机缸套活塞磨损间隙变化所引起活塞拍击特性的变化规律。     

基于润滑分析的活塞参数设计研究

本文建立了结合活塞动力学方程的和缸套-活塞裙部间的流体动压润滑方程的活塞润滑数学模型。采用改进的数值分析方法来研究活塞裙部的摩擦功率及二阶运动和活塞设计参数之间的关系，分析了活塞的一些参数对活塞润滑性能的影响，并对活塞结构参数的设计进行了研究。     

水液压柱塞泵柱塞副材料实验研究

以水液压柱塞泵为试验对象,采用17-4PH和1Cr17Ni2两种不锈钢材料与碳纤维增强型聚醚醚铜(CFRPEEK)作为柱塞副配对材料,进行整机的性能试验,并测量了柱塞副试验前后的尺寸变化,对比分析了两种配对副材料的摩擦学性能。试验结果表明,柱塞副材料为1Cr17Ni2/CFRPEEK的水泵容积效率、机械效率和总效率均高于柱塞副材料为17-4PH/CFRPEEK的水泵,1Cr17Ni2的耐磨性优于17-4PH,且CFRPEEK缸套比不锈钢柱塞更耐磨。总的来说,1Cr17Ni2/CFRPEEK摩擦副的摩擦学性能优于17-4PH/CFRPEEK的摩擦副。     

柱塞泵中柱塞摩擦副泄漏流量的分析

考虑到柱塞密封长度的变化，对柱塞与缸孔间环形间隙流动流量公式进行了修正，得出了修正系数的计算公式，为柱塞泵（马达）容积效率的分析和计算提供了方便。     

高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。     

Investigation of Scuffing Resistance of Piston Rings Run against Piston Ring Grooves

The hot scuffing phenomenon of a piston ring in a ring groove is one of the important failure mechanisms in an automotive engine. The dynamic motion of a piston ring against the ring groove is very complicated. Five motions are usually involved, including radial sliding, circumferential sliding, impacting, rocking, and tilting. Experimental or theoretical studies in this field are rarely reported. To investigate the hot scuffing behavior of piston rings run against various coated ring grooves, a previously developed tester with the capability of simulating most of the relative motions between the ring and the ring groove at an elevated temperature has been further modified and engineered. Several coating materials on piston top ring grooves have been evaluated in terms of their scuffing resistance using the tester. The results have indicated that the anodized aluminum piston groove has the best scuffing resistance when run against a stainless steel ring, and the Ni-based composite coated aluminum ring groove is better than the tin plated ring groove or the bare ring groove but not as good as the hard anodized one.