超声汽化蒸汽驱动的尿道阀的仿真与实验

针对尿道括约肌功能障碍引起的重度尿失禁问题,设计了一种超声汽化蒸汽驱动的尿道阀。运用超声学、热力学和磁学理论建立了尿道阀的数学模型,通过仿真和实验研究了超声控制参数对尿道阀驱动特性的影响规律,通过实验研究了尿道阀的启闭特性。结果表明：尿道阀原理可行,数学模型简单有效;增大超声波的声强、辐射面积和频率,均可提高尿道阀的驱动特性;尿道阀的启闭特性良好。     

基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金驱动尿道阀研究

针对现有尿道阀存在引发尿道组织血液循环不畅甚至坏死等问题，提出一种基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金(SMA)驱动尿道阀，建立尿道阀数学模型和有限元模型，仿真分析了尿道阀的压闭、反馈和驱动机构参数对启闭特性的影响，搭建模拟实验平台，实验研究了尿道阀的反馈调节特性和尿流率特性。结果表明，尿道阀原理可行，通过增大阀芯初始角、减小阀芯与尿道接触面积和膀胱支撑膜面积，均可改善尿道阀的启闭特性，尿流率达14 ml/s,与人体尿动力学规律相符；该研究可为适用于临床的尿道阀的设计提供指导，也可为其它人工括约肌的设计提供借鉴和参考。     

直接驱动舵机用直线力电机的驱动力设计分析

文章阐述了直接驱动舵机用直线力电机的工作原理,指出其驱动力可按驱动方向划分类型;从满足阀芯液动力、碎片剪切力的驱动需求角度给出了直线力电机驱动力设计原则,重点分析了对驱动力设计影响较大的碎片剪切力与流体流量、阀口大小之间的关系;利用ANSOFT软件建立了直线力电机的驱动力仿真模型,得到了驱动力与线圈匝数、电流大小、对中弹簧系数等参数之间的关系。     

影响高速开关阀响应特性的主要设计参数分析

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要设计参数。结果表明:线圈匝数对高速开关阀响应速度的影响最大,当线圈匝数增加67%时,高速开关阀开启时间延长27.8%,关闭时间延长11.6%,总响应时间延长21.6%;线圈内阻、阀芯质量与复位弹簧刚度3个因素对高速开关阀响应速度的影响次之,环形接触面积对高速开关阀总响应时间影响较小,磁轭壁厚对高速开关阀运动各阶段响应时间基本没有影响。     

巡检机器人的双线圈磁力驱动方法

针对现有的高压直流磁力驱动巡检机器人在大坡度线路段出现驱动力不足、承载能力低的问题,在原有磁力驱动物理模型参数不变的前提下,提出了一种双线圈磁力驱动方法。通过分析高压直流导线周围的磁场特性,建立了双线圈磁力驱动物理模型。分析了载流线圈所受安培力的大小与载流线圈匝数关系、线圈匝数与其在物理驱动模型中的几何位置的关系。通过对两种模型提供的磁力驱动力的理论计算,证明了在模型其他参数相同的前提下,双线圈模型可大大提高磁力驱动力。最后运用仿真软件对双线圈磁力驱动模型进行仿真,仿真结果与理论计算结果一致,证明了双线圈磁力驱动模型原理的正确性。     

双轴驱动式人造肛门括约肌系统经皮无线供能的优化

现有人工肛门括约肌系统均缺乏一种稳定、长期且安全的能量供给途径,大大降低了其在医疗中的实用价值,本文 介绍的人工肛门括约肌系统采用了满足人体安全性要求的经皮无线供能来实现系统的能量供给。 本文结合双轴驱动式人 造肛门括约肌系统,主要针对现有经皮无线供能存在的传输距离较短、发热较严重等问题,对现有线圈的线径、匝数、铁芯形 状、线圈结构以及发射线圈和接收线圈之间的传输距离等参数进行优化。 实验结果表明,经优化后经皮无线供能系统在传 输距离为 20 mm 时,传输效率可达到 77. 64% ,传输距离为 30 mm 时,传输效率仍可达到 52. 59% 。 而优化后的发射线圈充电 温度降低了 55. 6% 。 优化后的参数即满足双轴驱动式人造肛门括约肌系统性能要求,亦为以后研究工作的开展提供理论基 础与数据支持。     

磁致伸缩微小驱动器驱动电磁线圈的设计研究

激励磁场强度对磁致伸缩驱动器驱动位移的大小具有决定作用。对于微小磁致伸缩驱动器 ,如何进行驱动线圈的整体设计 ,使小尺寸线圈产生较大磁场强度是本研究的主要目标。通过优选电磁线圈参数Gcoil确定线圈几何结构尺寸 ,并通过建立磁场强度Hcoil与电磁线圈的电流密度Jcoil进而与电磁线圈线径 之间的关系模型计算和优选电磁线圈线径来提高线圈电磁转化率 ,从而增大激励磁场强度是研究的具体方法。针对 7mm× 2 0mm的Terfenol D试样确定驱动线圈几何参数Gcoil=0 .17,线圈电流密度为最大时的线径 =1mm。 1mm线径的电磁线圈 ,经ANSYS计算 ,比线径为 0 .5mm线圈产生的磁化强度提高了 2 5 %     

大间隙磁力传动系统驱动规律的仿真研究

针对已提出的大间隙行波磁场驱动的磁力传动系统,采用现代计算技术和数值计算中的有限元理论,运用ANSYS软件的磁场分析功能,建立了磁力传动系统的实体模型和有限元模型,通过模拟永磁体的角位移和电磁体线圈的通电状态,对系统工作过程进行了仿真;研究了系统永磁体在转动过程中的受力情况和各参数对系统驱动能力的影响规律,并进行了实验验证。研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流、永磁体外径和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿x方向两侧(左侧或右侧)置于5 mm～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩。     

油气弹簧阻尼阀疲劳失效成因分析与试验研究

针对自主研发的油气弹簧在跑车试验时节流阀片受冲击失效的现象,运用水击理论对其成因展开分析研究,建立阻尼阀物理模型,给出线性关闭状态下阀门开度随时间变化的方程,通过解偏微分方程的特征线法,创建阻尼阀非瞬时启闭水击数学模型;编程分析节流阀片处常通孔结构参数对阻尼阀所受瞬态冲击的影响规律,得出增大常通孔面积可减小阀门所受冲击的结论,同时开展阻力特性试验。得出的结论可以作为阻尼阀的设计参考,避免阀片断裂的再次发生。     

体外磁控内置式尿道阀仿真与实验研究

为克服人工尿道括约肌长时间压闭尿道引起组织坏死等问题,设计了一种体外磁控内置式尿道阀.建立了流量-压差特性及磁驱动力数学模型,应用有限元法计算分析了流场分布、液阻和磁驱动力的影响因素.搭建了下尿路模拟实验平台,研究了尿流率-膀胱压特性、磁驱动力特性.结果表明:增大阀口开度和阀芯半锥角均能增加尿流率;增大外磁体厚度、减小...     

基于Maxwell电磁阀的开关动态响应研究

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究.根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择.仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大...     

离合起步用高速开关阀工作特性与驱动方法研究

在普通脉宽调制(PWM)信号驱动下,高速开关电磁阀的开启和关闭时间较长,反应慢,影响了高速开关电磁阀的控制性能。为了进一步提高高速开关阀的控制性能,在分析高速开关阀工作特性的基础上,提出了多路混合驱动方法,缩短了高速开关阀的开启和关闭时间,减小了压力控制时的压力波动,改善了高速开关阀的控制性能。在汽车离合器起步控制中,使用该方法很好地改善了汽车的起步性能,发动机转速比较平稳,从动盘转速增加趋势的波动较小。     

基于AMESim的微型精密比例阀迟滞性优化分析

针对微型比例阀流量控制精度低的问题,在结构设计上采用阻尼弹簧组件,分析比例阀系统的工作原理,利用AMESim建立了系统仿真模型,分析了线圈匝数、弹簧刚度、弹簧预紧力等参数对微型比例阀流量迟滞特性的影响.利用序列二次规划(NLPQL)优化算法,以线圈匝数为主变量,目标输出流量及最低迟滞性为优化目标,确定3组较优理论参数,...     

膜片式先导水压溢流阀仿真与试验研究

由于水的粘度低和润滑性差,先导型水压溢流阀中主阀芯与阀套之间的密封与润滑问题一直是影响阀静动态性能的关键性技术难题。设计出一种采用膜片密封的新型先导型水压溢流阀,较好地解决了先导型水压溢流阀的密封与润滑难题。建立该阀的数学模型,对其静态特性进行理论分析和计算,对其动态特性进行仿真,分析主阀下腔容积、阻尼孔直径、先导阀弹簧刚度、主阀上腔容积以及阀芯质量对阀压力响应和压力超调量等动态性能的影响。制作样机并对其调压范围、启闭性能和动态性能进行试验研究。试验结果表明,样机的压力调节范围较大、启闭特性非常好、压力超调量较小以及升压时间较短,验证了该阀能较好地解决主阀芯与阀套之间的密封与润滑难题。     

Effect of geometrical parameters on high frequency performance of Rogowski coil for partial discharge measurements

Partial discharges (PD) in a power system component is a sever threat, indicating a high likelihood of the imminent and complete failure of the insulation. The reliability of partial discharge diagnostics depends upon the design and accuracy of the measuring sensors. In this paper the Rogowski coil is employed as a PD measuring sensor. The selection of suitable geometrical parameters has been identified as an important aspect regarding the proper operation and installation of the coil around the under test power component. These parameters significantly affect the measuring performance of the coil in terms of its sensitivity and bandwidth. The measurement performance of different geometrical designs for the high frequency Rogowski coils is evaluated. The variation in parameters such as core and coil diameter, diameter of the copper wire used for winding and number of turns, has been experimentally investigated. In addition the return winding, as a non-conventional method of creating a return loop for the Rogowski coil, is compared with a return wire (loop) to analyze sensor performance. The comparative study of variation in mechanical design features provides a brief guideline to select the optimal design of the coil.     

多约束下高压螺纹插装型溢流阀启闭特性研究

高压螺纹插装阀在工程机械中应用广泛,其启闭特性直接影响系统压力波动、泵头能量损失、噪声大小等。为了探究结构参数对高压螺纹插装阀启闭特性的影响,基于其结构特征,推导启闭特性数学模型。由于结构参数改变的同时会对动态响应性、稳定性、内泄漏产生交叉影响,以提高启闭特性为目标,以动态响应性、稳定性、内泄漏为约束条件,在不改变其三方面性能的前提下,通过理论建模、仿真分析、试验验证,提高螺纹插装阀的启闭特性。研究结果可为螺纹插装阀综合性能优化提供理论指导和工程实用价值。     

Study on the design of ball valve based on elastic ring valve seat structure and fluid characteristics and fatigue strength

Aimed at the technical problems such as the influence of granular medium on spring pre-tightening force sealing, a new ball valve based on elastic ring valve seat structure is studied. The spring plate type valve seat structure is designed to cooperate with the ball core for sealing, and the blade spring coil is used to cooperate with the ball core for sealing in the spring plate type valve seat structure. Wherein the supporting back ring supports the blade leaf spring on the outer side to enhance and protect the role of the blade spring coil. The design without the spring cavity avoids the problem of sealing failure caused by medium entering into the spring cavity and affecting the compression spring, and avoids the situation that the valve seat can be sealed with the ball core by pre-tightening the compression spring, thus avoiding the problem of sealing failure caused by the valve seat sticking on the valve body. The mechanical and flow characteristics are studied and analyzed by the ball valve characteristic test system. The stem torque, unbalance torque, flow characteristics and flow coefficient variation at different nominal diameters are analyzed. The seal allowable squeeze stress and seal surface pressure are analyzed, and the seal is stable and reliable with the seal pressure meeting the seal design criteria. The fluid dynamics simulation analyzes the velocity, pressure and flow traces of the fluid flowing through the ball valve under three opening degrees: fully closed, half open and fully open, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet under different nominal diameters and the flow resistance coefficient curves. Static strength analysis was done for the ball core and spring plate seat structure to obtain the stress, displacement, strain and safety factor. The fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure was analyzed, and the total number of lives (cycles) and load factors were obtained, and the results show that the fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure is safe and the fatigue strength meets the requirements. Ball valve pressure test, low pressure sealing test and high pressure sealing test, valve body strength and ball valve sealing performance all meet the requirements.