内外爆气动开关阀

为了设计一种用于油井液位测量系统的气动高速大流量开关阀,利用小流量的先导高速开关阀驱动大通径的主阀芯.提出以控制腔的充放气过程中压力特性来描述该阀的动态特性.基于热力学、动力学、气压传动等理论详细建立数学模型,并搭建内外爆气动开关阀的实验平台来验证模型的正确性.对阻尼孔通径、控制腔体积等影响动态特性的因素进行分析和优化.结果表明,仿真与实验相符.增大控制腔体积可减小压力振幅幅度,但阀芯开启时间变长;而阻尼孔通径与先导阀通径的比值在0.13～0.27内系统的响应特性颇好.实验结果表明,该阀有效解决大流量与高切换速度之间的矛盾.     

液压自动增压阀的结构设计与应用

设计水压系统和供水系统时，都是按照水压系统的最高压力选择水泵，高压水泵结构复杂，对精度要求高，成本高，效率很低，随着压力的升高泵的效率更低，能源浪费严重。1个水压系统中有不同压力的工作机构，如果通过选取高压泵、降低压力以满足低压工作机构的要求，会进一步浪费能源，因此，需研制结构简单、成本低、效率高的水压自动增压阀，通过研究发现，利用低压大流量水泵泵出的部分低压水流推动增压阀，可全自动地将泵出的大流量低压水增压到工作机构对压力的不同要求，研究结果表明：利用低压大流量水泵结合水压自动增压阀增压，达到了显著增效、节能的效果。     

增压缸内置气控阀的动态特性及仿真

为了解决增压缸增力适应问题,研究了增压缸内置二位三通阀动态特性. 利用ＡＭＥｓｉｍ软件中气动及液压零件库组件对该二位三通气控阀进行了建模与仿真,分析了该阀处于不同工作压力下位移、速度、质量流量和焓流量曲线. 结果表明:在工作压力为0.５　MPa时,该阀的换向时间约为１９５　ｍｓ;当工作压力为0.５～0.８　MPa范围内,气源压力每增加0.１　MPa,该阀换向速度加快约为１３　ｍｓ;质量流量与焓流量峰值随着气源压力增大而增大,但其达到峰值时间与趋于０点时间基本没有变化. 该二位三通阀的启动压力约为0.２４　MPa,响应时间约为３５　ｍｓ. 数学计算与软件仿真数据误差在可接受范围,结果可靠.     

双作用压电薄膜泵

对单振子、双腔、四阀双作用压电薄膜泵的输出特性进行了研究,解释了该种压电薄膜泵的结构和工作原理.以有机玻璃为原材料加工制作了试验样机,并以水为介质测试了振子工作晶片的数量以及单、双腔工作对压电泵输出流量的影响规律,分析了增频后双作用泵输出性能不如单作用泵的原因.通过对双作用压电薄膜泵的输出流量和压力的测试得出:当双作用泵工作频率低于40Hz时,其输出流量优于单作用泵,能够提高机械转化效率;工作过程无脉动现象;在100V正弦交流信号输入下,它的最佳工作频率为20Hz,输出流量为785mL/min,输出压力为14kPa.所得到的试验结果为有阀压电薄膜泵的设计和开发奠定了基础.     

液体火箭贮箱闭式增压系统仿真研究

液体火箭贮箱增压系统通过控制火箭推进剂贮箱气枕压力,使推进剂出口压力和流量达到发动机系统要求.本文利用AMESim建立了气瓶贮气闭式增压方案仿真模型,对增压过程进行了研究,模型符合实际工作过程.     

开关先导型超高压气动减压阀原理与特性研究

设计了一种开关先导型超高压气动减压阀.该阀设计输入压力为35 MPa,输出压力为4～25 MPa.采用电反馈闭环控制,主阀采用活塞式结构,先导阀由两个电磁开关阀构成.建立了系统的非线性数学模型,分析结构参数和控制参数对系统动态特性的影响,利用Matlab进行了仿真,并在测试平台上对该减压阀的特性进行了实验,得到了减压阀的特性曲线.仿真和实验结果表明,该阀在设计压力范围内具有良好的压力特性;调压腔的体积和进排气气阻是影响阀动态特性的重要因素;增大调压腔的体积或增大进排气气阻可减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度,但系统的反应时间变长     

一种新型大流量数字阀

大流量开关阀一般采用多级先导结构,体积、质量较大,且先导流量和零位泄漏较大,为此提出了基于二维螺旋伺服结构的一体化大流量开关阀.该大流量数字开关阀利用螺旋伺服结构通过液压力将阀芯的旋转运动转换为阀芯的轴向运动,实现二级液压功率放大,无需另外配置先导阀.在分析大流量数字开关阀工作原理的基础上,利用流体动力学理论建立其数学模型;在MATLAB平台上采用龙格库塔数值算法编制仿真程序,进行理论分析;最后建立实验平台对理论分析结果进行验证.理论和实验结果表明:新型大流量数字开关阀具有良好的流量特性和良好的动态特性,阀芯位移2.7mm的时间约17ms.工作压力为3MPa、阀芯位移为0.25mm时,流量达到123.3L/min;工作压力为7 MPa、阀芯位移为0.2mm时,流量达到106.9L/min.     

超高压气动比例减压阀的设计与仿真研究

自行设计了一种超高压气动比例减压阀，该阀的先导气流引自主阀的进气口，流经压力调节腔排入主阀的排气口；以比例电磁铁作为先导级控制元件，采用电反馈闭环控制，输出压力在8～25 MPa连续可调。通过建立系统的非线性数学模型，分析减压阀的动态特性及结构参数、控制器参数的影响，并利用Matlab进行了仿真。结果表明，该阀在设计压力范围内具有较好的压力特性；PI参数固定的控制器不能同时较好地满足阀在较高和较低输出压力下的控制要求；调压腔的体积是影响阀动态特性的重要因素，增大调压腔的体积是减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度最为有效的方法。     

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.     

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。     

回收排气余热能的气动-内燃复合循环理论研究

为了提高内燃机能源利用率,提出一种回收排气余热能的气动-内燃复合循环方法,采用内燃机排气和压缩空气混合气作为气动循环工质,建立复合循环工作过程数学模型,分析其主要参数对循环性能的影响规律.研究结果表明：内燃机排气压力的增大、压缩空气占比的减小、气动发动机转速和行程/缸径比的减小均能提高内燃机排气利用率和复合循环效率.复合循环可通过调节气动循环转速或压缩空气占混合工质的比例来实现气动循环工质流量与混合工质流量的匹配.     

基于F LUENT气固两相流数值模拟与分析

以T型管道为试验平台, 利用压缩空气输送直径为1. 2mm的沙粒进行气力输送试验。在改变发送流量和发送压力的条件下, 利用F LUENT软件对气力输送过程进行数值模拟分析, 得到分支管道中压降与气固两相体积分数的变化。数值模拟结果表明, 单位长度管道内压降与发送流量和发送压力成正比; 管道底部固相颗粒体 积分数与发送流量成反比, 与发送压力成正比; 管道底部气相体积分数与发送流量成正比, 与发送压力成反比。数值模拟结果与试验结果相符, 为气力输送的进一步研究提供了相关依据。     

生物质秸秆直管气流干燥模拟与试验分析

基于两相流理论,建立了生物质秸秆直管气流干燥模拟方程,利用Matlab语言调用标准四阶Runge-Kudra法,得到了数值解.建立了干燥试验台,进行了单因素试验并得到试验结果,通过对比得出模拟结果与试验结果吻合.分析了初始含湿量和热风温度对干燥的影响.     

零重力模拟气动悬挂系统的建模及恒压控制

为模拟空间结构地面动力学测试时的零重力环境,针对研制的气动悬挂装置(PSD)采用比例流量阀开发了高精度的恒定气压控制系统.在分析了系统原理的基础上,建立压力控制系统的非线性数学模型.模型包含了比例阀的动力学特性、阀口流动的非线性、气缸容腔的压力动态和由实验结果拟合的气体泄漏.针对实现恒压控制的目标,采用输入输出线性化方法得到相对阶为2的等价系统,由于模型具有参数不确定和未建模动态特性,设计了基于观测器和等效控制的模糊滑模变结构控制器(FSMC).实验结果表明,设计的控制器对负载变化、气源压力变化、活塞运动和外部干扰均具有较强的鲁棒性,稳态压力波动小于26 Pa,实现了高精度的恒压控制.     

Novel miniature pneumatic pressure regulator for hopping robots

A novel miniature pressure regulator is fabricated and studied. The regulator can easily be integrated into portable mechatronics or miniature robotic applications because of its lightweight and compact size. An especial poppet is designed to minimize its size and to withstand high-pressure. The pressure regulator is designed for a hopping robot which is powered by a combustion system. The hopping robot has great moving capacities such as jumping over big obstacles,walls and ditches. The regulator helps the hopping robot to decrease size and weight,and to sustain high pressure of oxygen and fuel tank. It will maintain constant output pressure to obtain suitable proportion of oxygen and fuel in the combustion cylinder. Dynamic simulation of the miniature pneumatic pressure regulator is performed. Experiments on prototype of miniature pneumatic pressure regulator are also carried out to validate the performance and satisfied performance is obtained.     

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是：高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难, 出口易发生气爆。对此,本文采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。     

高层住宅厨房主支式集中排风系统的运行特性

目的 为探讨导致集中式排风系统排风量不足甚至出现倒烟的原因及确定最佳管道横截面积.方法 通过CFD方法模拟,建立层数为15层的仿真模型,分别计算了排风管道系统在几个不同规格截面积和设定不同的开机率条件下的典型气体流动工况.并且对照实验装置进行的实际测量数据,对模拟结果进行比较和修正.通过观察系统内压强和速度的分布,分析其排风效果.结果 400 mm×700 mm的管道截面积基本可以满足系统在各开机率下运行,其中30%开机率时,未开机用户全部无回流.而400 mm×500 mm、400 mm×600 mm两种截面积时,各工况下都有不同程度的回流.结论 主管道的截面积和开机率是影响系统排风效果的主要因素.     

气动软体自折叠机械臂的驱动和负载性能

提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案. 基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布. 结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性. 通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力. 随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小. 所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.     

Research on the Characteristics of Pneumatic PCM Control Valve

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰｎｅｕｍａｔｉｃＰＣＭＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅＷＡＮＧＱｉ；ＨＯＵＬｉｎｑｉ；ＴＡＯＱｉａｎ王崎，侯琳祺，陶谦（ＲｏｂｏｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｒｂｉｎｉｎｓｔｉｔｕｔｅ...     

涡轮增压柴油机线性变参数模型

以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析.结果表明,该模型相对简单而准确,可以直接用于基于模型的控制算法的设计分析.