水下液压冲击器的机理研究

针对海上油气管道外表面保温及防腐涂层的清理作业,提出了水下液压冲击器的设计方案.此冲击器采用高速开关阀控制配油阀的阀芯往复运动,从而促使活塞杆往复运动形成冲击的工作方案.根据此方案,又对此冲击器的端部工具处的密封和氮气室的容积这两个重要影响因素作了进一步分析.对端部工具处的密封结构作了设计、分析,在理论上证明了此种方式案可行性.对氮气室的初始容积与初始压力对活塞杆的冲击能的影响进行了分析,得出了氮气室在工作过程中的变化率ΔV与氮气室的初始容积V0max的比值应取0.24为宜的结论.     

阀控缸液压振动系统动态性能分析

根据阀控缸系统的工作原理,建立系统的动力学方程.运用MATLAB软件,对活塞回程和冲程过程中的活塞速度、位移、氮气室压力变化规律进行分析,并且建立了活塞和阀芯运动的数学模型.利用MATLAB软件进行了模型求解与显示,得到活塞和阀芯的运动规律以及流体参数的变化规律.     

气动钉枪的数学建模与仿真研究

为研究气动钉枪内部动态特性,运用变质量气体热力学理论建立了气动钉枪工作过程的数学模型,模型以气缸壁及枪体所围成的容积作为控制容积,应用了热力学第一定律和牛顿第二运动定律.在该模型基础上,分析了气动钉枪内部参数的相互作用,建立了动态特性微分方程组.利用四阶定步长龙格 库塔方法求解方程,得出了气动钉枪内部各腔室压力以及冲击活塞速度、位移随时间的变化情况,并对曲线的变化趋势进行了理论分析.仿真结果表明,气动钉枪活塞的冲击运动具有一个速度峰值,通过仿真计算可以设计出合理的结构,以获得最大冲击功.     

自动振打除灰装置活塞处双向密封研究

为研究自动振打除灰装置活塞在工作状态下的可靠密封,需要选择合适的密封圈.运用CAE软件在自动振打除灰装置活塞与活塞杆密封处分别建立了双Y密封结构和X型圈密封结构的非线性有限元模型,得出了在两种不同的密封圈结构下密封沟槽中的接触应力,Von-Mises应力与工作流体压力之间的关系,对比分析两种计算结果确定了自动振打除灰装置活塞与活塞杆处合适的密封结构.     

基于活塞形状的空气弹簧动特性分析与参数优化

考虑活塞圆弧过渡,采用曲面积分按活塞设计形状分阶段推导空气弹簧动特性精确模型,分析了活塞主要设计参数对空气弹簧动特性的影响规律,并进行了试验设计(DOE)灵敏度分析和参数优化。结果表明,该建模方法能较准确地预测空气弹簧动特性,为汽车用空气弹簧刚度设计匹配提供了一种较为经济实用的预估方法;基于空气弹簧活塞结构参数优化可以使空气弹簧在正常工作压力、推荐工作高度范围内工作的同时兼顾车辆自身的舒适性和空气弹簧的综合使用性能,具有一定的经济价值。     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。     

液压凿岩机冲击压力及冲击性能仿真研究

提出了基于液压油液受压缩建立液压凿岩机工作压力的理论,在此基础上建立数学模型,并以Atlascop1238LE液压凿岩机为研究对象,耦合了蓄能器,建立Amesim仿真平台,对其进行仿真和分析,验证了上述理论的合理性,同时揭示了冲击性能、工作压力与输入流量、活塞质量、活塞油压作用面积、蓄能器充气压力之间的关系,对液压凿岩机的设计具有指导意义。     

高温热网系统氮气稳压及效果

高温热网系统运行过程中常因补水不及时而发生热水锅炉汽化甚至爆管事故,系统的补水泵也常因补水频繁启动与停止而烧损其电机.针对这些问题,在热网系统中增设氮气稳压装置,以实现对高温热网系统较长时间的稳定补水和系统压力的相对稳定,避免其热水锅炉因缺水而发生汽化和爆管事故,以及避免系统补水泵因频繁启动和停止而烧损电机的现象.利用热力学理论对氮气稳压的原理进行了分析,论述了氮气在稳压过程中所经历的热力学状态和热力学过程,推导出了有无氮气稳压装置时热网系统补水周期之间的关系,得出了有氮气稳压的热网系统具有较长补水周期并能提高热网系统运行稳定性和安全性的结论.     

双药室喷管气流反推减后坐机理

为解决发射高初速榴弹的榴弹机枪系统后坐力大的问题,提出了一种双药室拉瓦尔喷管气流反推减后坐技术.设计了适用于高速榴弹机枪系统的双药室拉瓦尔喷管减后坐装置,利用一维非定常流理论推导了双药室喷管低后坐武器的内弹道阶段和后效期阶段的气体动力学方程;将试验测得的压力峰值、弹丸初速及后坐力与仿真数值进行对比,验证建立的双药室喷管气流反推减后坐计算模型的正确合理性;计算双药室喷管低后坐武器后药室、前药室、导气室及喷管气室的压力,并分析压力参数随时间变化规律;对比分析双药室喷管武器与普通武器的膛压曲线、弹丸速度曲线,重点分析双药室喷管内气流压力、温度、密度和速度随时间变化曲线及在喷管内分布状况;探讨了后药室装药量、喷管导气孔直径及喷管内经对武器喷管反推力、喷管减后坐效率、弹丸初速等武器发射性能的影响.研究结果表明,在保持弹丸初速不变的情况下,合理匹配双药室减后坐结构参数,采用双药室喷管气流减后坐技术可实现武器低后坐发射的目的.     

基于电容测微原理的气缸活塞泄漏研究

针对气浮无摩擦气缸的活塞泄漏流量大且难以直接建模的特点,提出基于电容测微原理的活塞耗气量建模方法.以活塞外圆柱面与缸筒内壁构成的偏心圆柱电容器的电容为研究对象,以高精度的流量测试系统为基础,设计一套测量装置,研究气体轴承在单侧供气的情况下电容与供气压力及耗气量之间的关系.结果表明,活塞在缸筒内的偏心与电容呈现出显著的函数变化规律,可以作为研究活塞偏心的间接手段,提出活塞工作状态的指示变量及实现方法;以电容作为衡量活塞偏心的手段,以实验数据为基础建立供气压力与耗气量的离线数学模型,在保证精度的基础上避免了对活塞偏心直接测量,简化了建模工作.     

自反馈式水下液压冲击器冲击频率的确定

液压冲击器的工作性能中最重要的是冲击能,冲击能又与冲击频率密切相关．文中首先从自反馈液压冲击器的工作原理出发,根据此冲击器的运动情况,给出了冲击器的活塞杆的冲程与回程的动力学方程,又通过变步长的四阶龙格-库塔法,求解冲程和回程的动力学方程,得出活塞杆运动过程中时间与活塞杆行程的对应关系．最终在理论上得到了此液压冲击器的冲击频率．利用理论计算的方法来研究冲击过程,能够提高设计过程中参数选择的正确性,提高设计工作效率．     

Combustion Characteristics of a Single Cylinder Spark Ignition Engine Fueled with Coal Mine Methane

An experimental investigation was conducted on combustion characteristics of a single cylinder spark ignition engine fueled with coal-mine methane (CMM). The CMM was simulated by the compressed nature gas (CNG)/nitrogen blend fuels. The cylinder pressure was measured. The maximum heat release ratio, the flame development duration and the main combustion duration were analyzed with the nitrogen volume fraction in the blends changing from 0% to 35%. The results indicate that the maximum cylinder pressure, the maximum rate of pressure, the flame development duration and the main combustion duration increase and the maximum rate of heat release decreases with increasing nitrogen fraction. When the level of nitrogen volume fraction in coal-mine methane is lower than 20%, the combustion process of engine is stable. But with the level of nitrogen volume fraction over 30%, the cycle to cycle combustion variation is large, especially under low load condition.     

Modeling and parameter estimation for hydraulic system of excavator＇s arm

A retrofitted electro-hydraulic proportional system for hydraulic excavator was introduced firstly. According to the principle and characteristic of load independent flow distribution（LUDV） system,taking boom hydraulic system as an example and ignoring the leakage of hydraulic cylinder and the mass of oil in it,a force equilibrium equation and a continuous equation of hydraulic cylinder were set up. Based on the flow equation of electro-hydraulic proportional valve,the pressure passing through the valve and the difference of pressure were tested and analyzed. The results show that the difference of pressure does not change with load,and it approximates to 2.0 MPa. And then,assume the flow across the valve is directly proportional to spool displacement and is not influenced by load,a simplified model of electro-hydraulic system was put forward. At the same time,by analyzing the structure and load-bearing of boom instrument,and combining moment equivalent equation of manipulator with rotating law,the estimation methods and equations for such parameters as equivalent mass and bearing force of hydraulic cylinder were set up. Finally,the step response of flow of boom cylinder was tested when the electro-hydraulic proportional valve was controlled by the step current. Based on the experiment curve,the flow gain coefficient of valve is identified as 2.825×10^-4 m^3/（s·A） and the model is verified.     

望远镜主镜支撑用液压缸研究与设计

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用，而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术，液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计，并在考虑存在残留空气的情况下，分析了液压缸轴向刚度，得到了此种情况下液压缸的轴向刚度理论表达。发现存在残留空气会显著降低液压缸的轴向刚度，而提高初始压强则会提高液压缸的轴向刚度，在实际应用中0.5MPa初始压强可以保证液压缸刚度达到10N/μm。     

双筒式减振器热力学模型

车用减振装置中双筒式减振器应用较为普遍,但其散热效果并不理想,油液的温升对密封件的影响很大,是困扰减振器可靠性设计的关键性问题。针对这种情况,建立了双筒式减振器的物理模型,分析了油液的生热机理,推导了相关传热系数和热传导方程,并考虑了辐射换热量,求解了综合热量传递表达式。通过能量守恒定律创建了双筒式液压减振器的热力学数学模型。编程分析了缸体结构尺寸和热辐射发射率对油液温升的影响规律,得出的结论可以为减振器的设计提供参考。     

车桥耦合系统桥面破损动力效应分析

借鉴了路面平整度的概率模型,提出了桥面破损激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对16 m简支梁桥在桥面破损的影响下进行了动力效应计算,分析了桥面破损激励对车桥耦合系统的影响,讨论了公路桥梁结构的动力效应随车辆行驶速度、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。     

望远镜主镜支撑用液压缸设计研究

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,得到液压缸的轴向刚度关于各个设计参数的理论表达。并分析了各个设计参数对液压缸刚度的影响。发现液压缸的轴向刚度只是和滚动薄膜的各项参数有关,和滚动薄膜的弹性模量成正比,且受滚动薄膜几何参数如薄膜的厚度、高度、内外圈半径等影响。     

半主动油气弹簧热平衡及其影响因素分析

按照车辆半主动悬挂的工作原理给出了带有控制阀的系统结构简图。针对减振装置工作时的能量转换特性及其对密封件可靠性的影响,分析了半主动油气弹簧的生热机理,同时开展了热平衡研究。通过合理的假设并运用传热学和工程热力学相关知识分别以油液和氮气为研究对象推导了综合热量传递表达式。根据热力学第一定律构建了半主动油气弹簧的热力学模型。给出了系统结构参数并编程分析了相关因素对油液温升的影响规律,为油气弹簧的设计提供了参考。     

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.