水泵模型内部流场PIV测试研究

本文采用PIV(粒子图像速度仪)测试系统来测量水泵模型内部流场的速度分布情况,同时采用NUMECA软件对试验工况进行数值计算。在试验前,对泵壳改造的可行性进行了性能计算验证,对可视化试验部件的强度进行了应力分析。在试验中共选取了4个转速,在每个转速下分别选取3个流量工况,每个工况测量3个流场截面。通过试验测得的整泵性能和泵内流场速度分布特性均与数值计算结果良好吻合,为数值计算方法的准确性提供了有力的验证,为计算方法和优化设计方法的改进方向提供了参考。     

采煤机传动系统变负载工况下的截割响应特性分析

为了研究采煤机传动系统在变负载工况下的截割响应特性,建立了截割电动机、齿轮传动系统和采煤机截割滚筒截割部传动系统动力学分析模型,并且以电动机输出转速作为驱动,以截割滚筒所受的转矩为负载,研究了采煤机传动系统在遇到比如截割负载突变、稳定工况负载、牵引速度变化工况下截割部的响应特性.研究表明:传动系统负载突变或者是牵引速度...     

极大流量工况下离心泵内部流场数值分析

针对离心泵极大流量工况下内部流动特性的问题,应用流体动力学软件Fluent,采用RNGκ-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对某一高比转速离心泵内部流场进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。对比分析了4种不同流量工况下离心泵内部流体速度和压力分布以及离心泵的外特性。研究结果表明,在设计流量工况下,离心泵内部压力分布均匀,速度迹线平滑;较大流量工况下,蜗壳压力不断减小,速度分布不均匀;极大流量(1.7Qopt)工况下,蜗壳出口处出现局部负压现象,速度流线产生的漩涡增大,在扩散管局部位置流体受到冲击,容易出现回流现象。针对离心泵在不同工况下以及达到极大流量工况下内部流动随流量变化规律的研究,可为高比转速离心泵多工况优化设计、延长使用寿命提供参考。     

变转速泵控马达系统转速降落补偿试验研究

分析变转速泵控马达调速系统产生转速降落的原因,指出系统泄漏、电动机机械特性和因系统压力变化带来的油液压缩性均能引起马达转速降落。给出基于系统压力反馈的转速降落补偿控制框图,推导出因系统泄漏和电动机机械特性引起转速降落的补偿系数和因油液压缩性引起转速降落的补偿系数。对变转速泵控马达调速系统,编制LabVIEW测控程序,在此基础上分别进行恒负载、变负载和变转速情况的转速降落补偿试验,由理论分析和试验结果得出了不同工况下的转速降落补偿方法,达到了在不同工况下变转速泵控马达调速系统转速降落补偿的目的。     

基于CFD的四象限运行内啮合齿轮单元内流场计算与分析

基于CFD技术研究四象限运行内啮合齿轮单元的流场特性,采用CAE软件对四象限运行内啮合齿轮单元内流场进行几何建模,针对齿轮单元工作在液压泵和马达两种模式,应用Pumplinx软件的动网格模型和DOF自由度模型进行数值模拟和可视化研究,分析模型关键部位的流场特性,获得在液压泵模式下旋转域的速度、压力分布云图;分析了变转速、变压力工况下的流量特性曲线以及流量、压力脉动曲线;在同一模型下设置不同边界条件获得马达模式下齿轮轴最终稳定转速和力矩变化曲线,并分析了不同负载下的稳定转速值;利用数值仿真可以得到具有参考意义的齿轮单元流量特性曲线,为内啮合齿轮单元的开发和与永磁同步电机一体化融合提供技术支持。     

泵控缸液压系统全局功率动态匹配图示化监测方法

为在线监测液压系统的运行状态及功率匹配信息,识别其在典型工况下的功率匹配关系,以变转速泵控缸液压系统为例,基于多源信息融合思想,提出了李萨如图和功率圆图的动态功率匹配图示化监测方法.基于LabVIEW开发了测控程序进行变工况下的功率软测量,验证并分析了系统的能效特性.结果 表明:恒定转速下,系统总效率随负载增大先升高后...     

泵变转速工况特性的动态仿真

研究了泵在不同转速工况下的工作特性,提出了一种模拟泵变转速工况特性的方法,并编写了计算机仿真程序对该方法进行了验证,所得结果和实验数据吻合较好,说明该方法对于模拟泵的变转速工况特性有一定的实际意义和参考价值。     

轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算

研制比转速550 r/min、转速2 900 r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵样机。通过型式及变转速外特性试验,得出轴流泵qV-H、qV-Pa和qV-η性能曲线变化规律;验证qV-H、qV-Pa曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律,泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大;采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法进行转速对流场影响数值计算,得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布,阐明外特性变化规律内在原因;泵转速提高,叶片表面速度增大,内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设;同时叶片所受升力增大,叶片背面所承受的负压强进一步降低,易发汽蚀的可能性增大,可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。轴流泵内部液流轴向运动雷诺数较小,难以达到尼古拉兹试验粘性力相似的自动模型化区,且叶栅与单翼型升力系数的差异,也难以保持变转速工况之间升力的相似,这是不满足相似定律的主要原因。     

基于漏磁和振动信号融合的变转速电动机轴承故障诊断方法

基于频谱分析的轴承故障诊断方法在恒定转速时具有较好效果,但在变转速工况下难以适用.提出一种基于漏磁和振动信号融合的方法实现变转速工况下电动机轴承的故障诊断,首先同步采集电动机漏磁和振动信号,通过漏磁信号分析估计电动机的转速及转角,随后对时域振动信号进行阶次分析实现轴承故障诊断.在变转速工况下针对轴承外圈故障和内圈故障的...     

基于SALSA优化算法的变转速轴承故障特征稀疏表示方法研究

变转速工况下轴承等设备的关键部件出现故障后对设备的危害十分严重,而且此类工况下振动信号更加复杂。为了克服此类问题,引入分裂增广拉格朗日收缩算法建立变转速轴承故障特征稀疏表示方法,实现变转速下轴承故障冲击特征的准确提取。首先,基于变转速轴承故障振动响应模型,分析不同转速下轴承故障振动响应形态变化规律,构造Laplace小波基底过完备字典;然后运用分裂增广拉格朗日收缩算法实现故障信号的稀疏表示与重构,通过提取重构信号的特征阶次实现轴承的故障诊断。轴承故障诊断实例验证了所提方法在变转速工况下轴承故障诊断的有效性。     

变转速变载荷下滚动轴承故障的小波-HMM诊断

常规的谱分析等方法难以对滚动轴承变转速变载荷工况进行故障诊断，为此，采用具有时频局域特征的小波分析法。对变转速变载荷工况下滚动轴承的振动信号。用小波包分解法提取各频带的能量作为特征参数。再采用连续隐Markov模型（HMM）对滚动轴承的状态进行识别。试验证明，小波-HMM可以在变转速变载荷工况下以及未知转速情况下对滚动轴承的各种故障有效地进行诊断。     

基于卷积神经网络的时频图像识别研究

变速器作为汽车动力传递系统中的关键部件,其振动和噪声直接影响着汽车的性能。由发动机输入到变速器的转速很多情况下是变化的,这使得这种工况下的变速器故障诊断更加复杂。针对这个问题,提出了基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）的变速器变转速工况下的故障分类识别方法:在变转速下,采集了变速箱多种故障状态下的振动信号,对各类信号进行时频变换得到时频矩阵,并利用CNN实现多类故障的分类。并研究了CNN结合不同时频方法时的识别性能,结果表明,连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)与CNN结合的方法对变转速下的时频图识别性能最好。     

大滑滚比工况下弹流摩擦试验研究

针对大滑滚比工况,在自行改造的双盘摩擦磨损试验机上,完成了一系列线接触弹流摩擦试验;测量了不同工况下的摩擦因数,对试验结果进行了全面的分析,得到了一系列摩擦曲线,反映了多种具体工况下,各工况参数对摩擦因数的影响.结果表明:载荷比较小时,摩擦因数对载荷或转速的变化非常敏感;随着载荷的增大,摩擦因数对载荷与转速的敏感程度急剧下降;大滑滚比工况下,摩擦因数随滑滚比的变化幅度不大;摩擦因数随载荷增大而减小,且减小幅度随载荷增大而减小;摩擦因数随转速增大而减小,且减小幅度随转速增大而减小.     

变工况下滚动轴承的故障特征提取

滚动轴承常被用于风力涡轮机、发动机等旋转机械中,由于负载、电流变化等因素将导致旋转设备中的滚动轴承在变速条件下运行。在变转速的工况下,现有时频分析、共振解调等故障诊断方法并不能有效提取故障特征,且考虑到强大背景噪声下存在故障特征提取困难的问题,本文提出了一种基于广义变分模态分解(Generalized variational mode decomposition, GVMD)和分数阶傅里叶变换(Fractional fourier transform, FRFT)的变工况故障特征提取方法。首先将在变工况下故障特征频率呈非线性分布的原始振动信号广义解调为近似线性分布,其次对解调后的信号进行变分模态分解(Variational mode decomposition, VMD)得到本征模态函数分量(Intrinsic mode functions, IMF),根据相关系数准则选取最优的分量进行分数阶域的滤波,最后通过分析滤波后信号的1.5维包络谱提取故障特征频率。通过滚动轴承仿真数据和实验数据的验证表明本文所提方法能够有效提取变工况下滚动轴承的故障特征频率。     

大滑滚比工况下弹流摩擦试验研究

针对大滑滚比工况,在自行改造的双盘摩擦磨损试验机上,完成了一系列线接触弹流摩擦试验;测量了不同工况下的摩擦因数,对试验结果进行了全面的分析,得到了一系列摩擦曲线,反映了多种具体工况下,各工况参数对摩擦因数的影响。结果表明：载荷比较小时,摩擦因数对载荷或转速的变化非常敏感;随着载荷的增大,摩擦因数对载荷与转速的敏感程度急剧下降;大滑滚比工况下,摩擦因数随滑滚比的变化幅度不大;摩擦因数随载荷增大而减小,且减小幅度随载荷增大而减小;摩擦因数随转速增大而减小,且减小幅度随转速增大而减小。     

斜盘式轴向柱塞泵变转速特性的对比研究

斜盘式轴向柱塞泵的低速工况性能是影响整个伺服电机驱动泵控系统效率的重要因素。通过数学模型分析选择最优化的仿真模型,研究并得出定量柱塞泵在变转速工况下的流量特性,结合数学模型和仿真模型,确定了定量柱塞泵在变转速工况下的性能,得到了不同转速下斜盘式轴向柱塞泵的压力波动和流量特性,为探索伺服电机驱动的斜盘式轴向柱塞泵控系统的性能提供了依据。     

变工况条件下机械密封端面膜压实验研究

通过机械密封端面稳定实验,研究热油泵机械密封在工况变化时端面膜压变化,分析相同转速、相同温度和不同压力以及相同压力、相同温度和不同转速2种工况下机械密封端面膜压实验结果,并与变工况机械密封理论计算结果进行比较。实验结果与变工况机械密封理论计算结果吻合。工况变化瞬时,密封端面液膜失稳导致汽化半径瞬时增大,发生闪蒸,由于闪蒸端面压力瞬时增大,使得端面的开启力大于闭合力,造成机械密封发生开启失效;在持续抽空过程中,密封端面会发生干摩擦,加剧端面磨损。     

无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取

无转速计下变工况滚动轴承振动信号中各信号分量来源难以确定以及瞬时转频准确估计困难,而现有大多数研究依赖于已知转速并关注于时变冲击带来的频谱畸变,鲜有在无转速计变工况下开展轴承故障特征提取探究。提出无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取方法,从振动信号希尔伯特包络中提取轴承故障特征,为定量描述各振动包络分量间关系,提出基于来源假设的特征模型与量化表征方法,利用同步压缩小波变换的时频重排与可重构特性,基于最大能量与最小曲率准则依次估计多时频脊瞬时频率,为降低广义解调后振动包络中干扰分量对量化结果的影响,提出基于选择性重构与广义解调的变工况下干扰抑制与平稳化重置方法。将所提方法用于仿真信号以及轴承振动数据分析,10 k长度信号包络分量在不同来源假设下的特征提取用时约为3 s,同时在无转速计下实现了对2 s内转速变化分别约为300 r/min和200 r/min的内圈故障轴承以及复合故障轴承的特征提取。     

低比转速离心泵叶轮内三维流场PIV试验及数值仿真

为研究低比转速离心泵内部流场分布情况，借助于PIV试验，结合数值仿真方法对一台叶轮直径为187 mm、比转速为70的离心泵叶轮通道流场进行了测量及数值模拟计算。为对比不同湍流模型计算结果的可信度，分别采用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型进行计算，并将流场计算结果与PIV试验结果进行了对比。研究结果表明：在小流量工况下，叶轮通道内速度分布较不均匀，在通道后半区域靠近叶片工作面存在明显的低速区，叶片背面的中前部区域附近出现高速区；随着流量增大，叶轮通道内部速度分布渐趋均匀，水流出口角增加。三个湍流模型计算结果与试验结果吻合较好，尤其是对低速区的模拟较好。对比三个不同的湍流模型，在小流量工况及设计流量工况下，RNG k-ε模型计算结果与试验值更为接近；在大流量工况下，Standard k-ε模型计算结果与试验值吻合更好。对比离心泵整体性能表现，扬程、效率计算结果均远高于试验测量值。     

间隙对管道输油泵流动特性的影响

为优化某型号输油泵的结构,提高输油性能,研究了转子与泵体之间的径向间隙(以下简称:间隙)对泵流动特性的影响。采用ICEM软件对输油泵内流场进行建模与网格划分,应用计算流体动力学软件Fluent对输油泵在6种间隙及3种转速工况下的内流场进行数值模拟计算,得到了不同转速下出口流量和出口压力随间隙的变化曲线,对比分析了不同间隙下输油泵内流场的流动速度分布。研究结果表明:间隙为0.3 mm工况下,可获得较大的输出流量和出口压力,但出油口上部容易产生回流现象;间隙为0.4 mm工况下,可获得较大的输出流量,并且出油口流速呈现中心高、两侧依次减小的状态,然而,出口压力相对前者减小了32.01%(额定转速360 r/min工况下)。