大直径气动潜孔锤冲击器动力学过程分析

大直径气动潜孔锤是一种以压缩空气作为动力的冲击破岩工具。建立了大直径气动潜孔锤的数学模型,采用有限差分法,模拟了活塞在气室内稳定运动状态下的动力学过程,得到了特性的规律以及各结构参数对工作过程的影响。活塞低速运动时,后气室会出现压力波动现象,采取合适的时间步长可以减小数值仿真中出现的压力波动。     

自循环水平往返冲击工作原理的研究

随着原油开采的深度增加,井深和钻速成为直接影响开采效率的决定性因素,水平扭力冲击器这一钻井液驱动的钻井辅助装置起到决定性作用。针对国内对辅助钻井工具工作机理的研究主要集中于传统垂直冲击器的这一现状,提出一种自循环水平往返冲击的工作原理,建立了启动与往返运动的动力学模型,分析了水平往返冲击过程中压力变化引起位移速、速度及加速度化而呈现出的非线性动力学特征。并通过模拟仿真与室内冲击器试验进行了对比拟合,实验结果与仿真结果吻合较好,为水平扭力冲击器的设计制造提供理论依据。     

气动潜孔锤虚拟样机中活塞驱动力子程序的开发

在应用ADAMS软件建立气动潜孔锤虚拟样机过程中,由于各气室气体状态数学模型较为复杂,使得与之相关的活塞驱动力难以通过现有的ADAMS库函数直接加载,需要开发相应的ADAMS用户子程序.介绍了ADAMS用户子程序的应用原理,阐述了基于C语言的ADAMS用户子程序的实现过程;利用C语言编写了活塞驱动力的用户子程序,实现了活塞的驱动力和各气室气体状态、活塞位置之间的复杂函数关系,使得系统仿真顺利进行.通过在气动潜孔锤仿真中的应用,说明了ADAMS用户子程序对于丰富ADAMS函数库和控制复杂仿真有着重要意义.     

小井眼侧钻冲击器力学性能分析

通过分析小井眼侧钻工况下冲击器运动过程,建立了冲击器动力学模型。并介绍了一种小井眼侧钻用控流式液动射流冲击器,然后以该冲击器各参数为基础运用所建立的力学模型编制了仿真程序。通过仿真分析得到以下结果:获得在不同泵量与活塞直径下冲击器的冲击功、冲击末速度和频率的变化规律,得到该冲击器的冲击功范围是(187～332)J,当活塞直径为35.6mm时冲击功最大。研究结果为小井眼侧钻井用液动射流冲击器的设计提供了指导。     

矿用自卸车举升液压系统建模与仿真

文中分析了某矿用自卸车举升液压系统工作原理,建立多级缸的运动模型,利用AMESim仿真软件建立了矿用自卸车举升液压系统的动力学模型。仿真结果表明,采用两级伸缩末级双作用液压油缸作为执行元件的举升系统开始举升动作和活塞面积变化时都会引起较大的压力冲击,第一级缸开始动作时系统冲击最大,与理论计算结果相符。     

反向扩孔气动冲击器结构对其性能影响的仿真研究

分析了反向扩孔气动冲击器的工作原理,建立了反向扩孔气动冲击器系统内部动力过程的的微分方程组。运用计算机仿真技术,对微分方程组进行求解,分析和研究反向扩孔气动冲击器的性能(冲击能、冲击频率、活塞行程和耗气量)与结构参数(阀孔到活塞前端距离、内活塞前端到锤头的距离)之间的相互关系。求得结构参数与性能参数相应的仿真数据与曲线。     

水压式打桩机冲击器液压系统建模与仿真分析

分析了水压式打桩机冲击器的工作机理,根据功率键合图理论构建了其液压系统的键合图模型。以AMESim软件为平台,搭建了水压冲击器液压系统的仿真模型,通过设置参数,对该模型进行仿真,得到了冲击活塞和阀芯的运动曲线,继而分析了活塞和阀芯的位移、速度、加速度随时间的变化规律。通过依次改变流量、溢流阀调定压力、活塞质量、前腔阀口开口长度和中腔阀口开口长度等参数,仿真分析了各参数对冲击性能的影响规律。结果表明：水压式打桩机冲击器液压系统流量达到额定值后,继续增加流量不能有效提高冲击性能;设置较高的溢流阀调定压力能充分利用输入水压能,显著提高冲击性能;活塞质量增大会降低冲击性能;增大前腔阀口开口长度可以提高冲击性能;增大中腔阀口开口长度反而使冲击性能降低。研究结果为水压式打桩机冲击器结构设计与优化提供了理论依据。     

双缸型直线压缩机非线性动力学特性分析

为获得双气缸式直线压缩机工作过程中的活塞运动特性,耦合压缩机气体作用力方程和直线电机推力方程,建立了工作过程活塞非线性动力学模型。运用能量平衡原理对非线性振动方程进行了求解,获得了动力学模型的近似解析解,分析了活塞运动的稳定性特点和工作过程幅频关系。研究结果发现:双缸型直线压缩机工作过程具有明显的自激振动特点,初始时刻压缩机运动状况不影响最终的运行结果,经过一定时间后,活塞运动会趋于稳定的极限环,最终达到恒频恒幅运动;活塞运动频率不具有"固定频率"属性,它不仅受到压缩机物理结构参数的限制,同时也受到电机推力和进气压力的影响;随着进气压力的增加,活塞运动频率增大,且在高负荷状态下,压缩机活塞运动频率主要受进气压力决定。     

大功率柴油机组合活塞裙部摩擦特性研究

根据流体动力润滑理论和系统动力学原理对16V280ZJB型大功率柴油机组合活塞裙部进行摩擦特性研究。由活塞的二阶运动理论建立动力学运动方程,由缸套-活塞裙部流体动力润滑理论和微凸体弹性接触模型建立缸套-活塞裙部摩擦学方程,根据以上两个耦合方程计算出活塞裙部的摩擦力,摩擦功耗以及在主次推力面上的最小油膜承载厚度。以及活塞在不同工况下的横向运动和摇摆运动等动力学结果,对计算的结果进行分析和优化可以降低组合式活塞裙部对气缸套的撞击和摩擦,改善活塞裙部的润滑条件。     

气液联合式冲击器工作状态参数的研究

在气液联合式冲击器工作原理的基础上,构建了冲击凿岩过程中冲击器和岩石力学特性的数学模型,并运用MATLAB和AMESim软件进行了联合仿真,获得了不同氮气室反馈压力、不同工作流量以及不同岩石特性条件下冲击器工作状态参数的曲线。仿真结果表明:对氮气室反馈压力和工作流量进行调节,可实现冲击器输出冲击能的无级调节;通过冲击系统活塞回弹速度的测量,可实现冲击器凿岩状态的辨识。     

液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析

液压破碎锤工作环境十分恶劣,其中活塞杆、钎杆、活塞缸体是其最易失效的零件.针对YYC300型行程反馈式液压破碎锤,利用SOLIDWORKS进行实体建模,在LS-DYNA中对活塞杆撞击钎杆、钎杆受力侵彻混凝土的过程进行了刚柔体运动、非线性接触碰撞动力学仿真,获得了液压破碎锤主要零部件—冲击缸体、钎杆、活塞杆的应力云图以及液压破碎锤的应力集中点在撞击过程中的应力变化曲线及混凝土破碎情况.依据对混凝土破碎结果的分析,可为选择液压锤型提供依据,通过对液压锤关键部位应力变化的试验研究,验证了仿真结论的正确性.     

液压-气动复合锤数学建模与分析

分析了液压-气动复合锤的工作原理和结构特点,建立了锤体上升阶段和下降阶段的动力学数学模型.分析结果表明:采取液压-气动复合锤击技术,可以实现加速度9.8 m.s-2以上的桩体打击功能;打击能量和锤体质量、加速度、液压缸氮气室气体压力、锤体最大高度以及回油管路阻力等因素有关.所建立的数学模型和分析结果为新型液压锤的研究和开发提供了理论基础.     

一种新型液压保护装置的卸荷规律研究

研究一种采用先导阀结构的、用于机械压力机滑块行程调节的新型液压超载保护装置,分析其工作原理,根据液压流体力学理论,建立卸载过程中液压系统的分析模型及先导阀芯运动规律模型,可进行液压系统仿真和结构参数设计优化。     

不同气室充气容积对油气弹簧动态特性影响分析

以矿用宽体车前悬单气室油气悬挂缸为研究对象,对悬挂缸非线性动态特性进行了深入分析,建立了悬挂输出力数学模型,搭建了单气室油气悬挂缸AMESim仿真模型;在此基础上研究了工作参数对动载压力随行程变化的影响规律和悬挂系统的缓冲原理。结果表明:初始气室充气容积越大,达到额定动载压力时的行程长度越长;当悬挂行程恒定时,初始气室充气容积与悬挂输出力及刚度呈反比。以某型号悬挂缸为例,当预充气体积为1.25 L,预充气压力为5.2 MPa时,缓冲效果适中,且行程长度不宜超过67 mm。研究为产品设计及其使用寿命提供了理论依据及重要手段。     

单缸电力约束活塞发动机汽缸工质压强的燃烧模拟分析

论文介绍了单缸电力约束活塞发动机的结构及工作机理，建立了工质压力的动力学方程式；利用AVL／Boost软件建立发动机工作模型，模拟分析燃烧室的燃烧情况并求解第一工作室即燃烧室的工质压强，为电力约束活塞发动机的性能仿真提供了依据。     

Investigation on the radial micro-motion about piston of axial piston pump

The limit working parameters and service life of axial piston pump are determined by the carrying ability and lubrication characteristic of its key friction pairs. Therefore, the design and optimization of the key friction pairs are always a key and difficult problem in the research on axial piston pump. In the traditional research on piston/cylinder pair, the assembly relationship of piston and cylinder bore is simplified into ideal cylindrical pair, which can not be used to analyze the influences of radial micro-motion of piston on the distribution characteristics of oil-film thickness and pressure in details. In this paper, based on the lubrication theory of the oil film, a numerical simulation model is built, taking the influences of roughness, elastic deformation of piston and pressure-viscosity effect into consideration. With the simulation model, the dynamic characteristics of the radial micro-motion and pressure distribution are analyzed, and the relationships between radial micro-motion and carrying ability, lubrication condition, and abrasion are discussed. Furthermore, a model pump for pressure distribution measurement of oil film between piston and cylinder bore is designed. The comparison of simulation and experimental results of pressure distribution shows that the simulation model has high accuracy. The experiment and simulation results demonstrate that the pressure distribution has peak values that are much higher than the boundary pressure in the piston chamber due to the radial micro-motion, and the abrasion of piston takes place mainly on the hand close to piston ball. In addition, improvement of manufacturing roundness and straightness of piston and cylinder bore is helpful to improve the carrying ability of piston/cylinder pair. The proposed research provides references for designing piston/cylinder pair, and helps to prolong the service life of axial piston pump.     

轴向柱塞泵低气压运行特性建模与试验分析

空化是影响液压系统动态特性的重要因素,为此开展了轴向柱塞泵低压环境下的工况研究。考虑气液两相混合油液的密度、体积弹性模量和黏度的影响,限制入口油腔的最低压力,建立轴向柱塞泵的压力流量模型,计算获得轴向柱塞泵在不同工况下的流量特性,并通过试验验证。研究表明:负载增大导致更严重的空化以及泄漏,并使容积效率降低;轴向柱塞泵在达到临界流量之后,转速提升只会加剧空化,而不能提升流量;最大容积效率出现在临界流量产生之前。为轴向柱塞泵低气压性能预测提供了理论支撑。     

电比例斜盘式恒压柱塞泵的联合仿真与特性研究

为了研究电比例斜盘式恒压柱塞泵的动静态特性，在分析其工作原理、运动特性和流量特性的基础上，利用SimulationX软件搭建恒压泵的机械、液压联合仿真模型进行研究，分析了变量缸大小腔直径比、变量缸弹簧刚度和主控压力阀的阀芯直径对恒压泵动态特性的影响。研究结果表明：电比例斜盘式恒压柱塞泵泵具有良好的动静态特性；主控压力阀阀芯直径越大，压力稳态值越接近设定压力值；弹簧刚度的增大和变量缸大小腔直径比值的减小都会提高恒压泵的动态响应速度，但超调量也会随之增大。     

基于AMESim的潜孔钻机行走液压系统建模与仿真分析

研究潜孔钻机行走液压系统的结构组成及其工作原理,建立了基于AMESim的行走液压系统仿真模型,对3种典型工况进行了仿真分析,并利用试验验证了仿真模型的正确性。研究工作为潜孔钻机行走液压系统的性能评估和优化设计提供了新思路。     

Characteristics of pressure and force considering friction in a closed cylinder with a holed piston

A mathematical model for a closed cylinder with a holed piston was established to investigate the operational characteristics of a gas spring. An ideal gas working fluid and an adiabatic process were assumed in the model. Simulation and experimental results for a typical design and operational condition showed good agreement. The model was then used to investigate the effects of the orifice diameter, the filling pressure, and the velocity of the piston on the applied force and operating pressures of two chambers in the gas spring. The results showed that the orifice diameter and the piston velocity had significant effects on the pressure difference between the two chambers. A 0.05-mm reduction in the orifice diameter led to an approximately two-fold increase in the pressure difference. A 10% increase in the piston velocity resulted in an approximately 25% increase in the pressure difference. The orifice diameter and the piston velocity had a greater effect on the chamber with lower pressure than on the chamber with higher pressure. The force applied to the piston also varied with the piston velocity, the orifice diameter, and the filling pressure due to irreversibilities including the throttling process through the orifice and friction between the wall and the piston. The present model and results are expected to supply useful information about a new gas spring design.