基于气液转换器的气动汽车动力系统能效优化

随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工作过程进行仿真,分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证,得到优化系统能效的方法,结果表明：当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时,或者活塞的有效面积比为4~6之间,系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小,随着活塞行程的变化,效率保持在30%几乎不变;活塞行程对输出功率影响大,活塞行程增加时,输出功率下降;输入压力和活塞有效面积比增加时,输出功率也会增加。结果表明：为气液转换器的结构设计和性能优化提供了依据。     

电驱高压气动减压阀动态特性仿真研究

设计了一种电驱高压气动减压阀,采用直流电机驱动活塞直动式减压阀,通过调节直流电机的转动角度来控制减压阀的出口压力.减压阀的调压性能受到直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积的影响.为此,建立电驱高压气动减压阀的数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建电驱高压气动减压阀的仿真模型,分析直流电机控制电压、调...     

气缸冲击动力学建模与仿真分析

将气缸在行程末端的冲击问题看成一个由细长活塞杆、质量负载、活塞以及端盖组成的振动系统。首先应用弹性体的一维波动方程建立细长活塞杆纵向振动变形的数学模型,用模态叠加方法解析了冲击力、接触位移以及接触时间。然后利用非线性有限元软件LS-DYNA对气缸冲击过程进行数值仿真计算分析,详细研究了当驱动负载质量以及活塞初始冲击速度不同时,活塞冲击接触面接触合力和接触作用时间的变化情况。对比分析了理论解析解与LS-DYNA数值解,验证了解析解的准确性,得出了冲击力分别随速度和负载的变化规律;进一步对冲击振动响应进行了频率分析,并研究了气缸冲击力的变化原因。研究结果为气缸的设计和使用提供了理论和实际参考。     

带卸压槽的微摩擦气缸Fluent仿真分析

针对超低频模态测试悬挂系统中微摩擦气缸抗侧向能力不足的问题,提出一种在活塞尾部增加环形卸压槽的新结构。建立了活塞外表面与气缸内表面之间气膜流场特征参数的仿真模型,并进行Fluent仿真计算,结果表明,增加环形卸压槽改善了气膜的气压分布,在两排节流孔之间形成了具有一定宽度且稳定的承载区,使活塞的轴线与气缸的轴线基本保持平行,提高了抗侧向能力及气膜刚度,从而使气缸工作更为稳定。试验结果进一步验证了仿真结果,证明带环形卸压槽的微摩擦气缸的性能得到了提高。     

双向气动快速开关阀动态特性分析

基于ADAMS对双向气动快速开关阀启闭过程进行动力学仿真,同时使用AMESim模拟气动缓冲装置的最佳安装位置,设计出以自主研发的双向冲击气缸为动力的双向快速开关阀。分析结果表明,在0.7MPa气源压力下,双向气动快速开关阀开启、关闭时间一致,均为0.038s;将气动缓冲装置安装在活塞杆前端距动力转换装置初始点20.5mm处可有效避免因冲击过快导致的阀板撞击阀座而引起的部件破坏;阀轴在开关启闭过程中转速过快,轴向存在位移,设计阀门时需注意这一点。研究结果为易燃易爆介质场合使用的垂直板式蝶阀的设计提供了参考。     

基于遗传算法的旋塞阀液压缸缓冲优化研究

旋塞阀由于液压缸撞击噪声较大因而采用缸内活塞缓冲设计,该设计具有非线性、多目标、多约束的特点。针对优化需要较强的全局搜索能力以及简单通用性,采用遗传算法对缓冲过程进行全局优化概率搜索。根据旋塞阀液压缸牛顿力学方程,流体运动方程建立数学模型,进行Simulink仿真分析,运用遗传算法进行优化。优化后得到液压缸缓冲的最佳结构尺寸,有效降低液压缸噪声,具有一定工程实践意义。     

桥式气动回路节能方法实验系统研究

桥式气动回路由多个开关阀独立控制系统进气与排气,可有效节约气动系统耗气量。为了发挥桥式气动回路结构优势,验证理论计算获得的进排气通断时间合理性,实现气动系统节能及活塞运行平稳性,利用LabVIEW开发平台,通过硬件组建、系统建模与软件开发,完成适用于4个开关阀组成的桥式气动回路节能方法实验系统。通过仿真与实验、数据处理与分析,所研发的实验系统功能完善,工作稳定,能够根据定时、定量进排气等多方面需求完成测控功能,检测数据准确有效,实现了对桥式气动回路节能方法理论计算结果的校准及节能效果的评估。     

活塞式气制动阀静动特性的研究

对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件—活塞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,提高了其静动特性性能指标和制动性能。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。     

A study on the characteristivs of heat transfer in an engine piston

The piston temperature distribution with varying engine torque and speeds for a real engine operation has been determined by a numerical model. The model is developed by the finite element conduction method combined with engine simulation. In this model, the two boundary temperature concept instead of one constant boundary temperature was presented to approximate the ambient temperatures along the piston skirt. The two temperatures were first estimated, then adjusted by the iterated proces, for predicting piston temperatures, according to the energy balance of the whole engine energy system. In order to verify the predicted values, input data for cycle simulation were obtained, the piston temperatures were also measured. In this way the good agreement between the model and experimental results could be checked.     

一种新型井下排水采气泵的设计与仿真

为进一步满足低压、低产气井的排水采气作业需求,降低运行成本,完善排水采气工艺,提出一种适用于直井、斜井、水平井,仅依靠储层中的天然气作为动力来源的新型井下排水采气泵。该泵基于气动增压原理,利用多级气缸增压并以机械闭环的控制方式驱动往复泵机构工作,从而将井筒内的积液泵送至地面。介绍新型排水采气泵的结构和工作原理,阐述工作流程并具体分析驱动气缸的控制方式与运动换向逻辑;建立排水采气泵的数学模型;最后,利用MATLAB/Simulink进行动态特性仿真,研究包括驱动气缸活塞直径、驱动气缸活塞行程、控制阀开关行程和换向阀阀芯直径在内的结构参数对系统动态特性的影响以及在不同载荷、驱动压力与增压比下的工作特性。通过仿真计算,确定了排水采气泵的结构参数,同时为实际运用中的选型提供了参考。     

气动人工肌肉系统动态特性研究

提出将气动人工肌肉视为带有弹性负载的变截面气缸的观点，方便地建立了气动人工肌肉系统动态数学模型。将气动人工肌肉的工作过程划分为等客充气、充气收缩、排气伸长和等容排气四个部分，通过仿真和实验研究对气动人工肌肉进行了特性分析。实验结果表明了所建立的动态数学模型的正确性，为气动人工肌肉应用研究奠定了基础。     

用速度-差压法对送粉管道煤粉浓度测量模型的研究

基于垂直上升管中气固两相流支时气固质量比与差压和流速之间的理论关系,针对能源工业中电厂锅炉燃烧系统送粉管道进行了速度－差压法测量煤粉浓度的试验研究,得出了相应测量送粉管道中煤粉浓度的数学模型,对其进行了误差分析,并提出了在线检测的实现方法和作用。     

百万伏大功率操动机构液压系统优化设计

作为高压断路器核心部件之一,液压操动机构具有响应快、流量大、瞬时爆发大功率、长期等待性等特点,该文以1100kV特高压断路器液压操动机构为对象,研究基工作原理及关键部件(电磁铁,大流量高响应控制阀,高速液压缸内缓冲结构等)。基于AMESim仿真平台,建立包括电磁铁、蓄能器、高压大流量多级控制阀、高速液压缸内缓冲结构和连杆传动机构等在内的大功率操动机构液压系统仿真模型。通过实验测试的液压缸分闸过程行程曲线与仿真曲线对比,证明仿真模型的准确性,指导大功率操动机构液压系统的优化设计。     

Experimental and numerical study of friction in an elastomeric seal for pneumatic cylinders

The behaviour of an elastomeric seal for a pneumatic cylinder piston is analysed in this work. The aim of the paper is to validate experimentally a numerical approach to evaluate seal performance, in actual working conditions.The friction force between seal and the cylinder bore is evaluated through experimental tests and numerical simulations, using a finite element model. Working conditions are simulated for different piston rod velocity and cylinder supply pressure, both in dry conditions, boundary and fluid lubrication conditions. Simulation is obtained by an iterative process that uses the friction coefficient, experimentally measured, as a function of speed and lubrication conditions. Results obtained from experimental tests and numerical simulation are compared to determine the friction force between seal and cylinder bore.     

Nonlinear Mathematical Modeling and Sensitivity Analysis of Hydraulic Drive Unit

The previous sensitivity analysis researches are not accurate enough and also have the limited reference value, because those mathematical models are relatively simple and the change of the load and the initial displacement changes of the piston are ignored, even experiment verification is not conducted. Therefore, in view of deficiencies above, a nonlinear mathematical model is established in this paper, including dynamic characteristics of servo valve, nonlinear characteristics of pressure-flow, initial displacement of servo cylinder piston and friction nonlinearity. The transfer function block diagram is built for the hydraulic drive unit closed loop position control, as well as the state equations. Through deriving the time-varying coefficient items matrix and time-varying free items matrix of sensitivity equations respectively, the expression of sensitivity equations based on the nonlinear mathematical model are obtained. According to structure parameters of hydraulic drive unit, working parameters, fluid transmission characteristics and measured friction-velocity curves, the simulation analysis of hydraulic drive unit is completed on the MATLAB/Simulink simulation platform with the displacement step 2 mm, 5 mm and 10 mm, respectively. The simulation results indicate that the developed nonlinear mathematical model is sufficient by comparing the characteristic curves of experimental step response and simulation step response under different constant load. Then, the sensitivity function time-history curves of seventeen parameters are obtained, basing on each state vector time-history curve of step response characteristic. The maximum value of displacement variation percentage and the sum of displacement variation absolute values in the sampling time are both taken as sensitivity indexes. The sensitivity indexes values above are calculated and shown visually in histograms under different working conditions, and change rules are analyzed. Then the sensitivity indexes values of four measurable parameters, such as supply pressure, proportional gain, initial position of servo cylinder piston and load force, are verified experimentally on test platform of hydraulic drive unit, and the experimental research shows that the sensitivity analysis results obtained through simulation are approximate to the test results. This research indicates each parameter sensitivity characteristics of hydraulic drive unit, the performance-affected main parameters and secondary parameters are got under different working conditions, which will provide the theoretical foundation for the control compensation and structure optimization of hydraulic drive unit.     

摩擦力对直线压缩机性能的影响

建立了考虑摩擦力的动圈型电磁振荡式直线压缩机系统的动力学非线性微分方程组，并通过变步长Newmark法对此进行了数值仿真。实验和仿真结果都表明：行程较小时，在行程的两个端部，活塞都会出现短时间的静止不动的状态，从而缩短了活塞的行程，严重影响了余隙容积的大小，致使压缩机性能降低。     

基于AMESim的汽车液压减振器失效仿真

针对油液泄漏导致的减振器失效问题,以某国产液压减振器为研究对象,通过分析其结构以及工作原理,建立减振器阻尼力的数学表达式以及AMESim一维仿真模型,仿真得到其不同速度下的示功图以及阻尼特性曲线,并与试验结果进行对比,仿真结果与试验结果能够较好的吻合,表明用AMESim所建立的一维仿真模型真实可靠。基于该仿真模型仿真活塞缝隙、底阀、活塞杆与密封圈缝隙的油液泄漏而导致的减振器失效问题,对比不同状态下的阻尼特性曲线,发现仿真模型可以较好的进行减振器失效的仿真分析,表明仿真模型能够指导实际工程设计以及相关的性能预测。     

客车制动系统动态模型研究及试验验证#br#

针对客车气制动系统动态响应研究不足的问题,运用计算机仿真建模技术,建立了制动系统关键部件全参数仿真模型。其关键部件包含制动阀、继动阀、膜片制动气室、气压管路。在数学推导的基础之上,引入了AMESim多领域仿真建模软件,避免了复杂的多变量、非线性的数学关系推导,模型可用于客车气制动系统多参数仿真模拟与设计。为验证模型的准确性,设计了一套整车制动模拟试验台,对气制动系统动态响应和各零件响应输出协调性进行试验验证。仿真结果与试验结果对比表明两者相吻合,并分析得出了气制动系统响应迟滞的主要因素为制动气室的橡胶膜片形变引起,为气压制动系统性能研究及匹配性分析奠定了基础。     

气压式连杆机构的动力学分析

建立了描述气压式连杆机构系统的数学模型 ,通过对气压式连杆机构的动力学分析 ,求得在气压驱动下连杆机构的动力学参数随时间的变化规律 ,并分析了力负载、连杆几何尺寸和物理性质、活塞质量、气源压力、气缸进排气有效面积比对气压式连杆机构动力学特性的影响。     

气压式连杆机械的动力性能和动态仿真研究

以机构动力学和气压传动动力学为理论基础，建立了描述气压式连杆机械系统的数学模型，求得在气压驱动下连杆机构的动力学参数随时间的变化规律，对气压式连杆机构的运动学动力学参数进行了实时动态仿真。分析了差动阀行程、通道直径和工作腔流量系数对机构动特性的影响。