基于试验分析的气动系统外部结露的判别方法

气动系统中的外部结露发生在系统的放气过程中,是由于压缩气体的膨胀降温导致气动元件外表面附近的环境气体的温度下降到当地露点或其以下,在元件外表面产生水滴(或结冰)的现象.因为外部结露产生的水滴会影响系统的正常使用或当环境温度较低时水滴会结冰引起阀口堵塞导致系统无法正常动作,所以正确判别和预防结露是气动系统正常使用中非常重要的问题.结露发生在压缩气体的状态变化和运动过程中,伴随着传热和相变等现象,因此如何依据系统的初始参数和元件结构参数等预先判别系统在使用中是否会发生结露是和流体力学、传热学、相变学、变质量系统热力学有关的复杂的理论难题、其研究更多借助于试验研究和基于试验的经验或半经验的研究方法.该文通过大量的试验、采用由系统元件结构参数组成的综合参数分析发生外部结露的试验点和不发生外部结露的试验点的数据分布规律,提出了在一定的初始条件下根据系统元件结构参数判别系统不发生外部结露的经验方法.①当系统的放气管无因次体积大于等于1时系统不会发生外部结露;②当系统的放气管无因次体积小于1时系统有可能发生外部结露,而且此时不发生外部结露的试验点在由系统元件结构参数组成的综合参数作为坐标变量的平面上存在临界值;在此临界下方既使系统的放气管无因次体积小于1也不会发生外部结露,此临界值可作为系统不发生外部结露的判别依据.     

气动系统内部结露机理及试验

以气动系统中最典型的回路为对象对系统内部结露进行研究,提出气动系统发生内部结露的机理,即当系统内的水分向系统末端移动的能力大于水分向系统外部排出的能力时,系统发生内部结露,反之则不发生。用凝结水滴的质量密度描述水分向系统末端移动的能力,用容积比来代表水分向系统外部排出的能力,确定了凝结水滴的质量密度和容积比平面上的内部结露分界线。对一气动系统的内部结露现象进行试验研究,验证了该方法的正确性。     

气动系统内部结露原因及判别方法研究

分析了气动系统典型回路中内部结露的发生原因,提出了进水能力和排水能力的概念。当系统进水能力大于排水能力时,系统将发生内部结露,当进水能力小于排水能力时,则不发生内部结露。给出了内部结露的判别方法,即用凝结水滴的质量密度表征系统的进水能力,用容积比表征系统的排水能力,在凝结水滴的质量密度和容积比平面上,通过实验确定了不同供气压力条件下的内部结露临界线,并拟合得到临界线方程,为气动系统内部结露的判别提供了依据。     

气动技术研究团队

正项目名称:气动技术基础理论研究研究内容:本研究方向主要包括气动系统结露现象的产生机理及防结露气动系统设计方法的研究、气缸摩擦机理及其抑制方法的研究和高真空元件流量特性的研究。1)气动系统的结露。由于充放气过程中气体温度的变化引起气动系统内外水分的析出与累积,产生内部结露和外部结露现象,危害系统的安全运行。通过实验分析、流场分析等手段,得到了气动系统发生内部和外     

气动充放气系统外部结露机理及试验研究

以典型气动充放气系统为研究对象对外部结露进行研究,分析外部结露的发生机理并提出判别方法,当元件表面平衡温度低于环境露点温度时,结露就会发生,反之则不发生.在恒温恒湿环境中进行负载举升的充放气试验,对元件表面温度进行测量,并对外部结露的发生部位、结露过程进行观测和分析.试验表明,有杆腔侧元件表面温度降低并出现结露,无杆腔侧元件温度升高无结露出现;外部结露在开始阶段是细小的珠状凝结并不断长大,最后形成膜状凝结,并在重力作用下形成水滴沿壁面流下.对影响结露的因素进行研究.在各种因素中,环境湿度越大、负载越大及充放气周期越短,结露越严重.结露一般会在若干分钟内就会出现,应该采取必要的防护措施,以避免外部结露的发生.     

气动系统中微小水滴的沉积

文章利用气悬浮体理论的知识，揭示了在气动充放气系统放气过程中凝结出来的水滴滞留在系统中的机理，提出了这些水滴的沉积方式，并给出了计算方法及各参数对沉积量的影响程度。文章的研究为气动系统结露现象的内部结露研究提供了理论依据。     

气动系统内部结露的机理研究

以容积固定的气动充放系统为研究对象,利用空气动力学、热力学、凝结理论和气悬浮体理论等对内部结露进行了研究,揭示了内部结露的机理。并利用模糊数学的思想。综合各种影响因素给出了系统发生结露可能性的公式。     

现代气动技术理论与实践 第二讲：固定容腔的充放气

0 前言 在气动系统中，将压缩空气充入气罐、元器件内部容积固定或变化的容腔，然后再排放到大气中的过程随处可见。气动系统中应用最为广泛的气缸的运动实际上就是对活塞两侧容腔进行充放气过程的结果。活塞启动之前，两侧容腔容积不变，是固定容腔的充放气；活塞运动时，两侧容腔容积随时间变化，是变容积容腔的充放气。充气和放气中的压力响应、温度变化直接影响到元器件及其系统的动特性，是气动系统中的一个重要基础特性。     

气动系统充放气过程中气体状态多变指数的简化与确定

以较大容积的容器和较小管长的气管组成的气动系统的充放气过程为研究模型,提出分段处理多变指数的研究方法和结果。研究表明,气动系统充放气过程的多变指数可以采用根据压力的变化关系分两段处理、且在每一个阶段上用不变的近似值来计算的方法,以提供更加接近于实际系统中的参数。第一阶段为压力从初始压力达到预定压力的0.99倍(充气过程)或1.01倍(放气过程)的阶段、其多变指数为1.0～1.4之间的某一常数;第二阶段为等压过程、多变指数为0。和目前的处理方法相比,既考虑了传热对系统的影响(和按绝热过程处理相比),也考虑了多变指数的变化(和按等温过程处理相比),为正确选择和处理多变指数提供新的方法,系统地了解气动系统充放气过程中气体状态的变化,研究有关物理现象提供理论基础。     

现代气动技术理论与实践第二讲:固定容腔的充放气

0前言在气动系统中,将压缩空气充入气罐、元器件内部容积固定或变化的容腔,然后再排放到大气中的过程随处可见。气动系统中应用最为广泛的气缸的运动实际上就是对活塞两侧容腔进行充放气过程的结果。活塞启动之前,两侧容腔容积不变,是固定容腔的充放气;活塞运动时,两侧容腔容积     

Comprehensive Parameter for Analyzing Condensation in Pneumatic System

The condensation in pneumatic system is a complex physical phenomenon dependant upon status variation and phase transitions,which are related to the parameters of the compressed air,atmospheric conditions and the dimensions of the pneumatic components.Up to now,general research method for this problem is to calculate the status variation and movement quantity by numerical simulation and experiment directly.The comprehensive parameters composed of several different effect factors are rarely used to study the condensation.The composed components and the working conditions of each cylinder are different,a large number of experiments and complex calculations are necessary to determine the condensation.Additionally,the transferability of the determined results is poor.In this paper,the charging and discharging systems of serials cylinder with different structure parameters are studied.The condensation of the systems is observed and the effects of the structure parameters on condensation are analyzed.The changing trends of relative humidity,natural frequency and average speed against the structural parameters of the components during discharge of the pneumatic systems are analyzed.Three comprehensive parameters used to analyze and determine condensation composed by structure parameters of components are proposed,namely,the ratio of the effective area of the discharge tube and the container volume,the square root of the effective area of the discharge tube divided by the product of the container volume and the length of the discharge tube,and the discharge dimensionless tube-volume.The experimental results show that these comprehensive parameters can be used to quantitatively determine whether internal,external or zero condensation occurs in a pneumatic system,and can be also used to quantitatively analyze the experimental data of condensation in pneumatic systems directly.At the same time,the effect factors are too much and the effect relationships are very complex,which causes that the conclusions can't be put forward by using single effect factor in experimental data processing individually.The three obtained comprehensive parameters can be used to resolve the above problem.The proposed parameters can also resolve the problem of poor transferability in determining the state of condensation in pneumatic systems,and provide a novel method for the further study of condensation theory.     

ANALYTICAL SOLUTION OF FILLING AND EXHAUSTING PROCESS IN PNEUMATIC SYSTEM

The filling and exhausting processes in a pneumatic system are involved with many factors, and numerical solutions of many partial differential equations are always adapted in the study of those processes, which have been proved to be troublesome and less intuitive. Analytical solutions based on loss-less tube model and average friction tube model are found respectively by using fluid net theory, and they fit the experimental results well. The research work shows that: Fluid net theory can be used to solve the analytical solution of filling and exhausting processes of pneumatic system, and the result of loss-less tube model is close to that of average friction model, so loss-less rube model is recommended since it is simpler, and the difference between filling time and exhausting time is determined by initial and final pressures, the volume of container and the section area of tube, and has nothing to do with the length of the tube.     

引压管对阀内流场影响仿真研究

提出了一种引压管对阀内流场影响的计算和分析方法,以四阀芯阀口独立控制阀为研究对象,在试验验证阀腔模型准确性的基础上,运用Fluent软件进行数值计算,研究了引压管结构参数对阀内流场的影响规律,确定了引压管较优内径参数。结果表明：在四阀芯阀口独立控制阀内,引压管内径在8 mm以下时,由于引压管对阀腔整体结构改变较小,对其所在阀腔截面面积改变较大,因此增设引压管对阀腔进出口压差的影响小于引压管所在阀腔截面平均速度;引压管对其所在阀腔截面平均速度的影响随引压管内径增大而增大;综合考虑传感器工作需求与引压管对阀内流场的影响,确定引压管内径取4 mm为宜。对后续液压阀阀内压力测量中引压管的结构设计具有一定的参考意义。     

Lumped parameters models of rectangular pneumatic pads: Static analysis

A lumped parameters model of a rectangular pneumatic pad is developed and static analysis is performed. The model can be implemented more quickly than a distributed parameters model and is equally accurate. The influence of geometric parameters is discussed to help the reader in the design of pneumatic pads. Analysis is carried out in dimensionless form to obtain results of general validity.     

Pneumatic positioning drive: Evaluation of possibilities and prospects for application

Some tentative results of theoretical studies of the process of positioning by a pneumatic drive obtained with a dimensionless mathematical model and dimensionless criteria of dynamic similarity are discussed. A tentative assessment of the ultimate capabilities of a pneumatic positioning system is made, and some recommendations are formulated on how to select its structure and parameters. It is shown that these systems operate reliably only providing there is a feedback loop based on the phase variables. To design a procedure of rational synthesis of a pneumatic positioning system, it should be known beforehand what its ultimate capabilities are; this can be achieved by exhaustively investigating the parameter space.     

膜片式气制动阀静动特性

对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件之一—膜片式气制动阀静动特性做了理论分析和试验研究,通过适当改变气制动阀内部参数的方法,提高了其静动特性指标和拖拉机挂车机组的制动性能。试验表明气制动阀静特性不仅与几何尺寸、平衡弹簧刚度、输入气压及行程有关,还与制造精度、装配质量、调整误差有关,气制动阀的动特性不仅与平衡弹簧刚度有关,而且还与进气阀口内径和阀座硬度有关。     

结构参数对内啮合转子压缩机工作腔容积影响研究

首先确定了内啮合转子压缩机5个独立结构参数,并分析了这些参数对转子结构的影响,然后定义了2个相对结构参数,将影响较大的3个独立结构参数关联在一起。通过固定一些参数研究另外一些参数对工作腔扫气容积、余隙容积及容积变化的影响。研究结果显示,随着偏心量e的增加或外转子齿顶圆半径a的减少,扫气容积呈线性增加趋势,并给出了无量纲扫气容积与相对结构参数λe和λa的拟合公式;随着外转子齿数Z2的增加,扫气容积先增加后减少,且在Z2=5时,工作腔容积利用率达到最大;外转子齿顶圆半径a对余隙容积的影响较大,因此可通过增加a减少余隙容积;偏心量e对容积变化率影响较大,较大的e可有效增加压缩机的内压比。研究结果可为内啮合转子压缩机的设计及结构参数优化提出参考。     

基于管端轴向位移驱动方式的叉形管接件液压成形过程分析

针对叉形(T形类)零件,利用管件内腔体积在成形过程中不断减小的特点,开发了一种管端轴向位移驱动式管液压成形技术。有限元模拟和实验结果表明,使用该方法制造叉形管接件,对设备要求不高,加载路径简单且容易选择,可以大大简化管液压成形设备和生产过程,从而有效地降低成本。     

车辆制动气室动态响应特性的无因次分析

制动气室是车辆气压制动回路的关键组成部分,其动态响应特性直接影响车辆气压制动系统性能,建立制动气室充气过程数学模型,并通过实验验证模型的正确性。将制动气室的流量特性方程、状态方程以及活塞盘的运动方程无因次化,得到制动气室无因次解析模型,仿真计算出气室压力响应和运动特性变化规律。研究结果表明:制动气室回位弹簧满载弹力、橡胶膜片的膜片力等参数均会对气室响应特性造成不同程度影响,其中回位弹簧满载弹力的影响程度最大,但不同参数下气室的充气时间基本保持恒定。