Performance improvement of a gas-insulated circuit breaker using multibody dynamic simulations and experiments

The operating performance, spring characteristics, and material properties of a gas-insulated circuit breaker were optimized using multibody dynamics. The circuit breaker consisted of several latches and a cam. The dynamic behavior of the latches was affected by the spring characteristics, as well as by the materials and length of each latch. Our results indicated that the motion of the latches was a key factor in determining the opening time of the circuit breaker. A multibody model for the circuit breaker was developed and verified by comparing simulated results with experimental data. The opening time for the breaker was reduced by 1.5 ms in simulations.     

35kV六氟化硫相控断路器及其磁力操动机构的设计与实现

针对高压断路器在随机相位分合闸动作时给电力系统带来的危害性电磁暂态效应问题,设计出了可实现智能调速和选相分合闸功能的35kVSF6相控断路器及其配用磁力操动机构。对带载工况下的磁力操动机构进行了静态磁场和动态特性的仿真分析,并进行了样机试制和试验验证,给出了仿真计算结果和试验测试结果。     

回转键合图法进行空间多体动力系统建模与仿真

为提高多能域耦合空间多体动力系统建模与仿真的效率及可靠性,提出了回转键合图法。阐述了建立空间多体系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。基于回转键合图推导出便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,克服了微分因果关系及非线性结型结构给系统自动建模与仿真所带来的代数困难。所述方法特别适合于多能域并存的系统,通过实例说明本文方法的有效性。     

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。     

液压弹簧操动机构缓冲结构的仿真研究

液压弹簧操动机构是高压断路器的重要组成部分,决定了断路器的分合速度和工作稳定性,而缓冲结构在操动机构动作过程中起着不可或缺的作用。为研究和优化800 kV超高压断路器的缓冲结构,对其进行理论分析,利用SolidWorks和ADAMS软件建立内阶梯形缓冲结构的数学模型,建立基于AMESim和ADAMS软件的联合仿真模型,并对分闸缓冲进行试验测试。通过仿真分析和试验研究,得到缓冲结构的动态缓冲油压及流体特性,对五级阶梯形缓冲结构进行优化改进,进一步提高了液压弹簧操动机构的可靠性和适用性。     

大电流发电机断路器动特性优化

以EVH4-15/T6300-80F高压交流发电机断路器为例,介绍了大电流发电机断路器动特性,同时应用CAE软件对断路器在不同的结构配置下的动特性进行了分析研究,并介绍了在实物样机上的验证结果。     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...     

高压大流量电液换向阀动态特性测试系统

在研制和生产高压大流量换向阀过程中必须对阀的多种参数进行动态测试,对电液换向阀的动态特性测试方法进行研究,建立了新型测试系统.实现了包括分合闸时间、电磁铁电流、各阀口压力、各级阀芯液压驱动力和流量等多种电液换向阀的动态参数的测试.采用多参数集成测试技术并结合了虚拟仪器技术,实现测试数据的采集、处理、实时显示和存储等功能.最后通过实验得到了电液换向阀的动态测试数据.     

基于AMESim的防振液压安全阀设计与试验研究

为减小直动式液压安全阀开启、关闭过程对液压系统造成的振动，设计了一种防振液压安全阀。通过对防振液压安全阀及去掉消振结构的安全阀进行仿真分析，结果表明：所设计的防振液压安全阀具有优异的防振性能，其动态特性、启闭特性均满足要求。最后，利用防振液压安全阀样机进行了性能试验，试验数据验证了仿真结果的准确性，为防振液压安全阀的设计及液压系统的消振研究提供了一定的参考依据。     

轴承间隙及柔性特征对机构动态误差的影响分析

为能够准确、有效地揭示轴承间隙与柔性特征对机构动态误差的影响规律,基于多体动力学理论与Hertz接触理论,提出一种计及轴承间隙与柔性特征影响的多体系统建模方法。该方法采用力约束替代运动约束,构建多体系统环境下的轴承精细化模型。基于该方法,可深入揭示轴承微观动力特性与多体系统宏观动态性能及运动精度之间的映射关系。在此基础上,以含深沟球轴承的曲柄滑块机构为仿真算例,分析轴承间隙与柔性特征对该机构运动位置与速度误差的影响规律。研究表明,轴承内外圈中心形成的相对偏心轨迹的变化特征是由多体系统动态环境下的轴承受载特性决定的;在轴承偏心影响下的机构运动位置与速度误差大小会随曲柄转角位置不同而变化。     

车铣加工中心协同建模与仿真分析

高档数控机床需要良好的动态性和加工精度,以满足现代机械加工工艺的要求。为了准确的预测车铣加工中心的性能,笔者基于多柔体动力学利用有限元分析和多体系统集成的方法分析机床的动态特性。在多柔体系统理论基础上,通过ADAMS与ANSYS对车铣加工中心进行协同建模与仿真,分别获得其为多刚体和多柔体系统时电机驱动力对比曲线和刀尖轨迹对比曲线。从对比结果可以看出多柔体分析更接近于实际情况。     

基于Pro/E和ADAMS的高压断路器机构仿真分析

针对高压开关操动机构的动力学问题,通过Pro/E建立仿真模型,以Parasolid格式导入ADAMS/View,利用多体动力学仿真分析软件ADAMS,对断路器机构系统进行动态仿真建模与分析,为断路器设计和优化提供了良好的平台。分析结果表明,该高压断路器结构响应能满足设计要求,增大合闸弹簧刚度和超程弹簧刚度可以降低合闸时间和动触头弹跳量。     

基于哈密顿方程的非完整约束控制系统分析及应用

针对航天器多体系统受非完整约束作用时,其动力学方程是强非线性微分方程组而难以求解析解、系统的稳定性及其控制难以进行分析的问题,提出通过带非完整约束的哈密顿控制系统对航天器多体系统的姿态稳定及控制进行分析的方法。采用该方法可以避免求解非线性方程组的边值问题。建立了一种简洁的航天器多体系统姿态稳定性控制方法,而且该方法使得系统的运动控制更加易于从物理意义上进行解释,即使得系统的稳定控制可以理解为系统和控制器之间的能量平衡。通过算例进行了验证和说明。     

同步发电机准同期并列的行为控制模型

构建了适合同步发电机准同期并列的控制体系结构,采集发电机输出端电压、电流信号,基于有限状态机原理,将断路器合闸时刻控制目标逐层分解为控制任务、控制行为及控制动作。将断路器两端电压差、频率差及相角差信息作为断路器状态转换的驱动事件,自主实现同步发电机的准同期并列行为控制目标。     

一种电控喷油器动态时间参数测试方法

详细分析了电控喷油器的动态工作过程,基于电控喷油器线圈电流变化规律,提出一种测试其动态响应时间的方法。以高性能C8051F310单片机为处理器,设计了喷油器开启与关闭响应时间的测试电路,开发了成本低、测试便捷、精度高的测试系统。实测结果表明,喷油器的开启与关闭的响应时间测量误差分别为0.9%和1.14%,满足喷油器设计开发、生产的要求。同时,给出了开启响应时间随供电电压的变化关系曲线,该曲线为电控喷油器标定及发动机匹配时对喷油量的修正提供了参考。     

真空断路器触头碰撞的分析和优化

真空断路器在合闸时,由于动静触头发生碰撞,它们之间会产生一定程度的弹跳,从而引起触头之间的高压拉弧.高压拉弧容易引起触头熔焊,影响开关工作的可靠性,甚至损坏开关.因此断路器的设计常常是在触头端设置弹簧,以缓冲动静触头之间的碰撞.运用虚拟样机技术,对静端加缓冲弹簧的真空断路器合闸过程进行了仿真,对缓冲弹簧的刚度进行了优化...     

Research of design and analysis integrated information modeling framework for multibody mechanical system: with its application in the LHD design

Many complex mechanical products can be considered as multibody systems; 3D computer-aided design (CAD), multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, optimization, and other CAE tools, are often used to develop this kind of product. But design is difficult and challenging because of information inconsistence among different engineering domains, and isolated information model islands exist. Lots of research are attracted to design and analysis information integration, but attentions are mainly focused on integration of CAD–finite element analysis (FEA), supporting the bottom-up design principle, while multibody dynamics analysis for analyzing global performance of a mechanical system is rarely considered, which follows the top-down design principle. In this paper, a novel multilevel system representation modeling framework for supporting both bottom-up and top-down or mixed design methods is proposed. It can integrate the product design CAD models with multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, realizing a CAD–dynamic–FEA–fatigue analysis integration. It can also support data exchange and transfer in multidomain analyses. The framework is illustrated with a case study of a load haul dump (LHD) design using currently available software tools. Furthermore, a design case study of the working unit of the LHD is given to highlight the applicability of the modeling framework for multibody mechanical systems. It has been demonstrated that the framework can describe information exchanging and integration among CAD, FEA-based strength and fatigue analyses, and multibody dynamics analysis during a multibody mechanical product design process.     

空气直流断路器开断特性的分析验证

针对直流断路器在开断过程中电弧熄灭比较困难的问题,对空气直流断路器的开断特性进行了分析研究。分析了如何有效的缩短电弧的燃烧时间,研究了时间常数对断路器开断能力、电弧电流上升率的影响及断路器开断电流的大小与燃弧时间的关系。基于上述研究分析,制造出了样机,并利用高压直流试验台模拟不同的短路故障电流对直流断路器进行了多次开断试验测试,获得了很多试验数据,研究结果表明:断路器在额定电压为DC1800 V,能够可靠切除短路故障电流达到80 k A,断路器开断电流随着时间常数的增大而减小,燃弧时间随着开断电流的增大而减小。     

桥式抓斗起重机自动化系统的设计

针对传统的抓斗起重机在电力拖动和电气控制器的缺点,设计了PLC控制系统取代继电器和接触器组成的控制电路,利用变频器"下垂控制"功能实现提升绳和开闭绳等拉力,提高电能的工作效率,优化了抓斗的可操控性,降低了设备故障率。     

A time integration method for analysis of dynamic systems using domain decomposition technique

This paper presents a precise and stable time integration method for dynamic analysis of vibration or multibody systems A total system is divided into several subsystems and then responses are calculated separately, while the coupling effect is treated equivalently as constant force during time steps By using iterative procedure to improve equivalent coupling forces, a precise and stable solution is obtained Some examples such as a seismic response and multibody analyses were carried out to demonstrate its usefulness