气悬浮无摩擦气缸的结构多目标优化设计

为了优化模态测试悬挂系统中气悬浮无摩擦气缸的结构参数,建立了活塞和缸壁间隙内的气体压力分布、气体泄漏流量和活塞径向承载能力的数学模型,提出一种基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的气缸－活塞优化设计方法。以气缸结构参数作为优化变量,以降低泄漏流量和提高径向承载能力为设计目标,等价转化目标函数,并将气体流动的复杂非线性方程组转化为约束条件进行处理。该方法能够获得目标空间内分布均匀的Pareto最优参数集,全面掌握活塞结构参数的最优取值。试验结果表明,优化后的气缸能有效地降低摩擦力,减小气体泄漏流量,从而验证了该方法在工程应用中的有效性。       

柔性铰链径向气体挤压膜轴承的设计及优化

提出一种具有柔性铰链结构的新型径向气体挤压膜轴承,该轴承具有无摩擦磨损、运动精度高等优点,但承载能力较低。以提高承载能力为优化目标,采用优化设计方法对具有柔性铰链结构的新型径向气体挤压膜轴承的关键结构参数——柔性铰链的切口半径和壁厚进行优化,优化后轴承的振幅和挤压数都得到提高,实现了提高承载能力的目标,并且保持了结构的紧凑性。     

迷宫密封结构多参数耦合优化方法

提出基于移动渐进线算法(MMA)求解策略的迷宫密封多结构参数优化设计方法。以某立式迷宫压缩机活塞与气缸间的迷宫密封结构为优化对象,以节流间隙、空腔深度、齿型夹角等主要尺寸参数为设计变量,针对泄漏量最小化的目标函数,建立迷宫密封结构多参数优化模型;针对该数学优化模型,推导了与之相应的设计变量关于目标函数的灵敏度分析公式;基于MMA算法求解复杂非线性规划问题的优势,采用MMA算法求解提出的优化模型,并获得良好的设计结果。     

双作用斯特林热机活塞密封流阻特性数值计算

考虑活塞前部环形间隙的影响,建立斯特林发动机活塞密封结构的流阻模型,分别展开动、静态下数值计算,得到活塞各密封段内压力与流量的关系,分析工质随结构参数变化的流动特性。结果表明：动、静态下活塞密封处流阻呈现不同特点,动态时流阻随流量增加而增大,静态时流阻为一恒定值;活塞环泄漏面积对流阻的影响较大,可以通过使用组合式活塞环以增大流阻而减小泄漏;而前部间隙宽度对流阻的影响较小,适当加大间隙宽度能在不影响密封的前提下减小活塞与气缸的摩擦。     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

双叶片转子式压缩机径向泄漏改善及优化设计

通过对双叶片转子式压缩机泵体受力特性分析,结合制冷剂、润滑油溶解特性,建立了双叶片压缩机径向泄漏对容积效率的影响计算模型。通过优化计算发现,双叶片转子式压缩机如果保持原有的圆形气缸设计,由于径向泄漏大增,容积效率较低。只有将气缸内径设计为椭圆形结构,才能有效降低径向泄漏,获得较高的容积效率。     

气浮式无摩擦气缸设计

简述了无摩擦气缸的定义与应用,根据圆柱活塞间隙密封与带径向两排节流小孔圆柱活塞的密封模型,指出了影响其内泄漏量的主要参数。结合理论分析与经验,设计了一种新型无摩擦气缸及其带径向节流孔与轴向密封槽的气浮活塞,应用计算机仿真技术分析了活塞与缸壁间隙处的气流压力与流速分布,研究表明活塞上密封槽具有提高密封与支撑作用。另外为获取无摩擦气缸的摩擦性能,研究了两种测试方法与装置,根据实验可得活塞表面带密封槽与节流小孔的气浮式气缸活塞向上运动时摩擦力极小,实现了气悬浮。     

简易浮动环密封结构

活塞式压缩机活塞环与填料函密封环结构见图1。活塞在气缸内作往复运动时,活塞环的外表面、端面分别与气缸壁内表面及活塞槽的侧面紧密接触,活塞槽、活塞环及气缸内表面组成了密封结构。填料函密封环的作用是:介质的轴向密封是靠压差及活塞杆作往复运动时,推动密封环端面与挡圈端面(刮研)接触;径向密封是靠箍在密封环外圈的拉紧弹簧的作用,使密封环的内表面(刮研)与轴的表面紧密接触,轴向密封与径向密封的联合作用防止了介质的泄漏。根据这个原理,将结构进行适当的改进,应用在旋转离心泵的轴封上,     

活塞连杆一体型压缩机运动分析

活塞连杆一体型压缩机的运动部件少,降低了累积误差,有助于降低生产成本。介绍了该新结构的结构特点,对活塞、连杆的运动关系进行了推导与分析,并对压缩机样机的运动参数进行数值计算。结果表明:该机型压缩机活塞运动规律是复杂的平面运动,活塞与气缸镜面间的泄漏间隙小,是一种很有前景的微型压缩机。     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。