暂冲实验气源两级调压阀串联调压的参数设计及测试

高压气体轴承实验具有压力高、流量大等特点。而现有的气体轴承实验气源的压力调节方法由于工作压力低、流量小无法应用于高压和大流量工况。为了对高压气体轴承暂冲实验气源的输出压力进行控制,提出了两级自力式压力调节阀串联调压方法,通过计算确定了自力式压力调节阀的相关参数,并进行了实际测试。测试结果表明:两级串联阀组能使阀后压力在4 s内由1.2 MPa快速下降至设定压力,可实现压力的快速调节。因采用流程工业广泛使用的自力式压力调节阀作为主要调压部件,显著地降低了高压气体轴承暂冲实验气源系统的建设成本,获得了较好的输出压力稳定性,具有较高的工作可靠性。为小型实验室内的暂冲实验气源系统的压力控制提供了一种简单有效的解决思路。     

内点法优化案例中FR共轭梯度法方向固化现象

Adams的优化分析算法未采用学生熟悉的惩罚函数法等经典算法。使用Matlab语言,采用经典算法对人字架优化案例进行实际编程计算,发现在该例中FR共轭梯度法存在着方向固化现象。深入分析该现象的成因。介绍了先进的广义简约梯度法GRG和序列二次规划SQP算法,比较分析了鲍威尔方法和惩罚函数法的适用性,让学生很好地理解了FR共轭梯度法的局限性和优化理论在机械系统运动学和动力学上的应用特点。     

基于当地摩擦因数的绝热气动管道流量特性参数计算

在等截面直管绝热有壁面摩擦一维可压缩管道流动模型的基础上,推导以管道进口截面速度因数为自变量的气动管道流量特性参数函数S/A（管道有效截面积与横截面积之比）和临界压力比b的基本表达式。采用基于当地摩擦因数求解管道平均摩擦因数的新方法,直接计算出总压为0.6MPa、总温为300K、长度为1～50m、内径为2.5～9mm尼龙管的流量特性参数S和b,并与经验值进行了比较。S和b的理论计算值与经验曲线变化趋势相同,且计算值与经验值相吻合,表明新方法可以在相当程度上反映气动管道流量特性参数变化的物理本质。将新方法得到的有效截面积S的理论计算值下跌20%、临界压力比b的理论计算值上浮40%,即可作为同等条件下选用气动系统尼龙管的经验推荐值使用。     

环面节流静压圆盘止推气体轴承的动特性计算

通过引入无穷小半径的概念，解决了具有整体圆盘的环面节流静压圆盘止推气体轴承中心点保角变换不存在的数学困难。借助小参数摄动和伽辽金有限元法，给出了求解柱坐标系下二维非定常雷诺气体润滑方程的一种近似解法，从而建立起分析沿气膜高度方向上该结构圆盘止推轴承动态特性的一类理论方法。在结构参数和供气压力不变的情况下，轴承的动态特性随气膜间隙高度以及摄动频率的变化而变化。     

特征线坐标系下柱对称超音速流膨胀波计算方法研究

在静压圆盘止推气体轴承柱对称超音速流膨胀波系的计算中,借鉴Liepmann的特征线坐标系与自然坐标系变换理论和Liepmann引入两个黎曼不变量的方法,使得边界条件的处理更为直观和简便。采用特征线坐标系下的特征线法,推导计算该膨胀波系所用到的基本计算公式,将其应用于 P-M 流动并与 P-M 流动理论解进行比较。结果表明,数值计算结果与P-M流动理论解吻合,该计算方法可行。     

最大刚度下单供气孔静压球面气体轴承的参数优化初探

按照已知承载力求最大静刚度的设计准则,采用不可压缩流简化,建立了显含球轴承4个结构参数(气腔包角θ0、球窝包角θ1、供气孔直径d以及球半径R)的刚度计算表达式;利用静压气体球轴承的相似原理,将设计变量进一步缩减至3个(θ0、θ1、d);约束条件考虑了小孔节流器的实现条件、稳定性工作条件及加工制造限制条件等.选择适用于不等式约束的复合形法作为优化算法,编制了优化计算的MATLAB程序.优化结果与20世纪60年代美国格鲁曼公司制造使用的气体球轴承的结构参数完全一致.     

基于ADAMS的“机械系统动力学及仿真”课程教学实践

采用以计算多体系统动力学理论为核心的虚拟样机仿真软件(如ADAMS)进行虚拟设计是一种全新的产品设计理念。学校开设的机械系统动力学及仿真课程,围绕着不断提高"实践性"这个主线来明确教学目的和选择课程内容;在有机结合理论与实践两部分内容的基础上,以案例教学和交互式动态教学法为特色来组织教学,取得了预定的教学效果,CAE技术的快速发展给本课程的教学提出了更高的要求。     

基于Workbench的高压圆盘气体轴承三维流场分析

为了取得高压圆盘气体轴承的完整三维流场,基于Workbench仿真软件对高压圆盘气体轴承进行三维建模仿真,得到整个流道及圆盘缝隙射流区的流场参数分布;将三维模型的气膜对称面与轴承圆盘、稳流管的轴对称面相交,截得气膜对称线;分析气膜对称线上的流场参数分布,并将其与二维简化模型流场计算结果进行对比,同时验证2种建模分析方法的有效性。结果表明：2种建模分析方法得到的气膜内马赫数和静压分布的变化规律一致,即在绝大部分气膜区域能保持高压,仅在气膜出口处很窄的范围内压力快速下降,同时在气膜出口附近形成超音速圆盘缝隙射流,使上游气膜内高压不受下游环境低压的影响;不同湍流强度对高压圆盘气体轴承内流场的静压无明显影响,但对缝隙射流区及气流远场区域的马赫数有着小幅影响。     

冷轧连续退火机组中张力辊组主要参数的设计

以发电状态下两端带压辊和不带压辊的S辊组张力变化模型为基础,比较了不加压辊和加压辊以后张力辊平衡力矩的变化,推导了两张力辊偏移距、压辊直径的定量计算公式,讨论了防止打滑条件下张力辊组主要参数的设计过程.     

多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计

采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过程,详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响。随供气孔直径的增大,轴承消耗的体积流量增大,承载力也随之增大,但小气膜高度时增加值较小,大气膜高度时增加值较大,且轴承的最大静刚度逐渐减小。大的供气孔直径,可使轴承在更大的气膜高度下工作。供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似。理论优化的结果表明,圆盘内径参数应尽量取小值,供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根。对不能采用理论优化的几何参数,在数值分析的基础上,给出其合理取值范围。供气孔直径应在0.4~0.8 mm范围内取值,供气孔数应在5~8范围内取值。