新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

变流量轴向柱塞泵恒压阀性能优化

变流量轴向柱塞泵输出压力的稳定性是衡量性能的重要指标,恒压阀性能对压力稳定有很大影响。利用AMESim建立变流量轴向柱塞泵模型,设置恒压阀不同高压弹簧刚度和回位弹簧刚度进行仿真分析,以变流量轴向柱塞泵输出压力波动幅度和压力降低值为参考,仿真分析发现此工况下高压弹簧刚度为350 N/mm、回位弹簧刚度为10 N/mm时变流量轴向柱塞泵输出压力最稳定;计算控制阀滑阀副不同间隙对应摩擦力并进行仿真分析,发现在控制阀阀芯两端直径差值为4μm、控制阀阀芯和阀套平均间隙为13μm、泄漏间隙为15μm时,泵输出压力整体最稳定;控制阀阀芯开口为正开口时,能提高负载减小后的压力值,阀芯开口为0.03 mm时,泵输出压力更稳定。     

基于开槽法的毛坯内应力释放数值研究

为研究开槽法对毛坯工件加工变形的影响,分析了材料去除与加工变形的关系,解释了开槽法释放应力的基本原理。建立了开槽宽度、深度、位置等参数与释放变形量的表达式并进行了开槽参数优化。利用有限元法对优化的开槽参数进行了验证,仿真结果表明优化后的开槽参数能够比非优化的参数释放更多的应力。     

变惯量飞轮振摆在液压激振中的应用

针对现有液压激振装置利用液压阀的阻尼效应来控制振动存在理论能效非常低的问题,提出了一种基于变惯量飞轮振摆的液压激振方法。将振体与作动缸活塞杆连接,液压马达传动轴与变量飞轮连接,作动缸与液压马达结成闭式液压回路。振体振动时带动作动缸输出交变压力油,驱动液压马达和飞轮振摆。由于飞轮的转动惯量能按照振体的运动相位指令变化,故在振摆过程中飞轮和振体之间能形成动量循环,并藉此强化振动。这种动量循环激振没有节流损失,节能效果明显。构建了液压激振系统的数学模型,并对其动力学性能进行了理论分析和Matlab仿真验证。结果表明,变量飞轮激振效果与作动缸工作面积、液压马达排量及飞轮惯量调节系数等结构参数有关,在适当条件下激振效果明显。     

有压瞬变流激振理论及激振试验

对输流管道有压瞬变流波动产生的机理、传播特性进行分析,利用经典的液压波动方程对有压瞬变流激振进行数值计算。有压瞬变流激振试验测试了不同工况下不同测点的压力、速度、振幅等参数,并对其进行了对比性分析。结果表明,通过控制激波器及调定压力可实现对有压瞬变流激振的压力幅值、振动频率、位移和速度的可调与可控。     

基于开槽法的毛坯内应力释放数值研究

为研究开槽法对毛坯工件加工变形的影响,分析了材料去除与加工变形的关系,解释了开槽法释放应力的基本原理。建立了开槽宽度、深度、位置等参数与释放变形量的表达式并进行了开槽参数优化。利用有限元法对优化的开槽参数进行了验证,仿真结果表明优化后的开槽参数能够比非优化的参数释放更多的应力。     

基于有限元仿真和田口法的开槽插孔分离力优化

针对开槽插孔接触件存在的分离力较离散的现状,提出了基于仿真和田口法优化开槽插孔尺寸以降低分离力的范围和离散度。分析了影响开槽插孔分离力的结构参数,仿真了开槽插孔在不同开槽深度h、开槽宽度d和过盈量δ组合下的分离力大小,并采用田口法对仿真数值进行分析处理,分析结果表明当分离力范围要求为0.3N~0.8N范围时,插孔尺寸参数组合为h=3.7mm,d=0.3mm,δ=0.05mm时,该参数组合具有最强抗干扰能力。对尺寸优化前后的接触件进行分离力对比试验,试验结果表明:插孔分离力均值从优化前0.524N到优化后0.539N,标准差从优化前的0.094变成优化后0.078。基于有限元仿真和田口法的开槽插孔分离力优化为接触件的优化设计提供了参考。     

管网液压激振系统动态仿真与试验研究

针对传统的平面二维振动筛参振质量大、湿分性能较差及工作效率较低等问题,提出了一种能够使管网产生可控的多点激振和多自由度振动的新型液压激振方法.开发了基于管网激振的液压激振测试系统;建立了基于AMESim的仿真模型;研究了溢流阀设定压力、转阀换向频率对激振压力及激振油缸活塞杆振幅的影响;采用位移传感器、信号调理器及数据采...     

自激型汽车摆振的建模研究

针对现有车辆动力学模型不能准确仿真汽车自激型摆振的现状,开发了一个用于仿真自激型汽车摆振动态过程的整车模型。通过转向系整体动力学建模,建立左右转向轮的力学联系;建立转向系统干摩擦模型,准确描述转向主销处的静摩擦特性;利用车轮模型对胎体的弹性特性进行准确描述。通过典型工况的仿真,验证所建模型具备准确仿真自激型摆振动态过程的能力。利用模型对影响自激型摆振的关键参数进行仿真研究,给出避免摆振的具体措施。     

重型铝合金结构裂纹振动红外热像检测的建模和分析

为了实现重型铝合金承力结构裂纹的振动红外热像无损检测,优化检测条件,提出振动热像检测的数学模型,用解析法研究金属裂纹振动热像检测的检测条件和影响因素。用试验说明振动热像法的有效性,用强迫振动理论和瞬态传热理论对振动热像法进行数学建模和解析计算,得出裂纹区表面温升与裂纹阻尼、激振力幅值、激振频率、激振时间、裂纹深度等力学参数的函数关系。结果表明,理论计算结果与试验现象相吻合,所提出的解析模型可以精确地描述多种主要力学参数对振动热像的影响规律。以建模和解析法研究振动热像法的振动发热规律对揭示其内在规律和建立标准操作参数窗口具有普遍意义     

新型动静压混合润滑机械密封结构参数优化

以流体膜为研究对象,建立了新型动静压混合润滑密封端面的三维模型,并利用流体力学软件FLUENT对端面流场进行数值模拟,得出主要结构参数(动压槽深度、静压槽深度、动压槽宽比、静压槽宽比)对端面开启力、两侧泄漏量等密封性能的影响规律。通过分析得出各结构参数的大致范围,从而对新型动静压混合润滑机械密封结构进行了优化。     

波登管力反馈型2D压力伺服阀特性

设计了主要用于飞机刹车系统的2D压力伺服阀,其阀芯具有移动自由度和旋转自由度。将波登管作为压力反馈单元输出反馈力矩,与拨杆拨叉联动,实现与主阀的闭环力反馈,从而保持其压力输出恒定;分析了波登管力反馈机构的传力方式,建立了2D压力伺服阀的数学模型,仿真分析了主阀的静动态特性;设计了样机实验方案并搭建实验平台,实验结果表明：2D压力伺服阀输出压力与旋转电磁铁输入电流基本成线性关系,输出压力的阶跃响应时间约为18 ms。实验结果与仿真分析结果基本一致。     

基于最大过流面积比率的石油割缝筛管优化设计

为了提供油井的生产效率,根据钻井采油的实际情况,提出了一套石油割缝筛管的优化设计方法,其中包括基于砂桥形成原理的缝宽设计方法和以缝宽的最大允许变形为限制条件,以最大过流面积比率为优化目标的缝长设计方法,并推导出计算石油割缝筛管缝长的数学模型,给出了缝长优化设计的程序框图。     

基于流固耦合的液压阀芯均压槽多目标优化设计

高压大流量换向阀依靠阀芯的移动来实现控制执行机构的运作,合理的设计阀芯上均压槽的尺寸、槽间距与阀芯与阀套间间隙能够降低阀芯与阀套之间的卡紧力与泄漏量。基于ANSYS建立流固耦合三维求解模型,以矩形均压槽宽深比、槽间距和阀芯与阀套间间隙为设计变量,将泄漏量、卡紧力与等效应力作为响应变量,通过建立Non-Parametric Regression响应面模型,分析了设计变量对响应变量的影响。结合多目标遗传算法(MOGA),实现阀芯均压槽的尺寸与分布的优化设计。当均压槽槽宽与槽深比值为0.83,槽间距为1.43 mm,阀芯与阀套间间隙为0.027 mm时,泄漏量与卡紧力能够较小,其值分别为6.05 mL·min^-1和0.28 N,与优化前相比泄漏量降低了25%,卡紧力降低了36%。为阀芯均压槽的尺寸设计提供了参考。     

发动机进气系统结构参数优化设计与试验

为研究进气系统结构参数对发动机动力性的影响,对进气系统的流场分布和流动特性进行了多物理场耦合数值模拟分析。分析了限流阀的进气锥角和扩散锥角对出口处平均速度和平均压力等指标的影响规律;对稳压腔的结构参数进行正交优化设计,据此获得其对各缸流速均匀性的影响规律。结果表明,稳压腔的腔体直径对各缸流速均匀性的影响最明显,而腔体长度的影响相对最小;限流阀对发动机低速工况充气效率的影响较小,而对中高速工况变化趋势的影响较大。对优化后的进气系统进行了发动机台架试验,验证了MOTEC ECU修正的电喷控制策略能有效改善发动机动力性。     

Production of slotted polymer filter tubes by deformational cutting

A method of producing adjustable slotted filter tubes is proposed; the operational characteristics of the tubes are determined as a function of the slot width.     

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。     

平衡阀流量饱和特性研究与应用

平衡阀是一种的重要控制元件。对汽车起重机变幅平衡阀进行动力学分析,并用Matlab进行数值仿真,得到了平衡阀的流量-压差曲线族,分析不同参数对平衡阀流量饱和特性的影响,仿真结果表明,平衡阀的确存在流量饱和特性,且流量饱和特性与节流槽数量和控制压力等有关。在节流槽参数不变的情况下,节流槽数量越多,流量饱和点越大,达到饱和的压差越小。另外,流量饱和点随着控制压力的增大而增大,而达到饱和时的压差则逐渐减小。通过对平衡阀的台架试验验证了理论和仿真分析的正确性。利用研究结果改进某型起重机变幅平衡阀和变幅系统,并进行试验测试。测试结果显示,改进后的落幅流量差减少了约61%,全程落幅时间缩短了约38%,证明了研究具有工程应用价值。     

新型芯轴式液压缓冲器设计与流场分析

针对传统液压缓冲器缓冲容量低、压力峰值大、缓冲不平稳等问题,提出一种新型的芯轴式液压缓冲器,并应用数值模拟的方法对该缓冲器进行流场分析。基于流体动力学理论,利用Fluent软件得到了缓冲器在初始状态下高压腔、低压腔和阻尼孔的压力及其差值的变化情况。改变螺距、槽宽和槽深等结构参数,得到了新型芯轴式液压缓冲器的压力及压差变化规律。结果表明:螺距对缓冲器缓冲特性有明显影响;槽宽和槽深对缓冲性能的影响取决于螺距的大小。     

钹型开槽式阀压电泵的设计

由于有阀压电泵内部阀体所受应力过大易导致阀体失效,本文提出了钹型开槽式截止阀来减小有阀压电泵内部阀体所受应力。基于钹型开槽式截止阀设计了有阀压电泵,分析了钹型开槽式阀压电泵的工作原理。对钹型开槽膜片进行了受力分析,研究了该压电泵的输出性能及耦合作用下的膜片应力。加工制作了钹型开槽式阀压电泵样机,建立了钹型开槽式阀压电泵的有限元模型,数值计算了流固耦合作用下的阀体应力值。计算结果表明:在压电泵正常输出的驱动频率范围内,当驱动频率为418Hz时,膜片所受应力的计算值也达到最大,为81.74 MPa。最后,进行了压电泵性能试验。试验结果显示:该压电泵的输出流量最大值和振子振幅最大值均出现在低频段;当驱动电压为160V,驱动频率为5Hz时,输出流量达到最大,为6.6g/min;驱动频率为4Hz时,压电振子振幅达到最大,为165.8μm。文中的研究验证了钹型开槽式阀体压电泵的有效性,并得出当钹型开槽式阀压电泵工作在低频段时,阀门所受应力远小于高频段时阀门的应力值。