变泄漏容腔内气体的高精度恒压控制

在精密测试与控制场合,常需要稳定压力的供气。然而,采用压力调节阀精度低、响应慢,无法满足高精度供气需求,且难以应对泄漏工况。采用高频响的比例阀,为小体积容腔设计了一个基于模糊比例-积分的高精度恒压控制系统。为验证系统在泄漏工况下的有效性,容腔还连接了一个额外的比例阀,从而开展密闭、恒泄漏、变泄漏三种情况下的系列试验研究。结果表明,所设计的恒压控制系统可适应多种恶劣工况。在大幅变泄漏工况下,10 L、20 L和30 L容腔压力控制的最大稳态误差分别约为610 Pa、550 Pa和490 Pa,所实现的压力控制精度已接近压力传感器自身精度,远大于传统精密减压阀所调控的精度,且响应更快。此外,试验结果也表明所设计的控制器对10~30 L的容腔有较好的适应性。

土压平衡式盾构用主驱动密封气动压力控制系统及其控制方法

传统土压平衡式盾构机主驱动密封压力控制采用一种油气混合压力控制装置,该装置承压能力不超过0.6 MPa。在操作过程中需要技术人员实时调节,对人员操作要求较高,存在误操作等安全风险,严重时会导致掌子面塌陷、主驱动密封失效、主轴承损坏等严重后果。为解决这一问题,设计了一种土压平衡式盾构用主驱动密封气动压力控制系统及其控制方法。该系统根据土压平衡式盾构机土仓压力的变化自动调节主驱动密封腔压力,并将主驱动密封的最大承压能力提高至0.8 MPa,显著降低人员操作安全风险。该系统对需高承压盾构施工的设备制造及操作有较强的指导意义。

气路增压系统在压力机上的应用

本文主要介绍两种压力机气路增压系统的结构、设计计算及工作原理,在此基础上,对两种系统优劣进行了比较。

一种气动旋转抓取机构的应用

介绍一种气动旋转抓取机构,利用旋转缸进行被抓取物品的角度调整,通过改变旋转缸转轴的位置来调节两抓取位置的高度差和水平差,可靠应用于90°旋转搬运的场合。

气动发动机台架性能试验研究

作为新型动力,气动发动机的功率和气耗率是影响其运用推广的关键因素.为了准确了解气动发动机的功率和气耗率的变化趋势,利用改造的样机进行了台架试验,得到了速度特性曲线和负荷特性曲线.结果表明在进气压力不变时,随转速升高发动机功率线性下降,气耗率升高,在高转速时气耗率恶化;在转速不变的情况下,随着负荷的增加,发动机气耗率下降,进气压力升高.从结果可知气动发动机的特性不同于传统的内燃机,其最佳工作区间在较低转速、较高负荷的区域,此时,其动力性能和经济性能较好.在其推广运用过程中,要根据此特性对配套的零部件进行改造或重新设计.

压缩空气-燃油混合动力的研究

为了了解新型的混合动力———压缩空气/燃油混合动力的节能效果,提出了混合动力的串联、并联和混联3种组成形式,并通过数学模型对混合动力的工作过程进行了仿真分析,分析表明,这种混合动力能有效地提高内燃机燃料燃烧产生能量的转化效率以及气动发动机的输出功率,验证了压缩空气/燃油混合动力的节能效果.研究表明,在额定工况下,串联方式能够分别从内燃机排气废气和冷却循环水中吸收13.2%和6.7%的能量;并联方式能够分别从内燃机排气废气和冷却循环水中吸收26%和20%的能量;同时内燃机也可以省去冷却风扇和散热器,节能效果更加明显.

FluidSIM在液压与气动教学中的应用

介绍了一种液压与气动计算机辅助设计及仿真软件,阐述了在液压与气动教学中的应用,及良好教学效果。

二级膨胀往复式气动发动机设计与仿真

针对传统活塞往复式气动发动机中连杆对曲柄的作用力及方向不断变化,以及连杆对活塞侧向力使活塞摩擦力增加的缺点,提出了一种新型二级膨胀往复式气动发动机总体结构。应用单向轴承和齿轮传动,设计了具有双行程驱动膨胀做功的传动结构和气动控制回路。通过研究进排气过程与动力参数的相互作用关系,建立了两级耦合膨胀系统动力学模型,在MATLAB\SIMULINK下进行了仿真研究。仿真结果表明,在该文提供的结构参数下,动力性能满足设计要求,充气行程比是影响性能的主要因素。当充气行程比超过0.8时,输出功率因排气损耗增加而不再提升,在满足负载条件下,减小充气行程比有利于提高能量利用率,可达约77%。

PLC控制的气动模拟生产线

随着工业自动化程度的提高，ＰＬＣ控制的气动系统在生产线中的应用越来越普及。本文叙述了由哈工大ＳＭＣ气动中心研制的气动模拟生产线演示台的原理及结构。该演示台主要模拟在生产线中工件的组装、装箱、运输及拆箱、拆卸等过程。用于在教学中演示气动技术及ＰＬＣ在自动化生产线上的应用。

落锤式压力发生器气动控制系统设计

在进行高压动态标定或模拟各种新型材料冲击载荷试验时,通常采用落锤式试验装置。为了便于落锤式压力发生器使用、操作和实验室布置,对其托锤、挂锤、二次接锤结构进行改进,提出采用一对无杆汽缸进行驱动,设计了气动控制系统,重点研究二次接锤过程动力学特性,建立其数学模型。试验结果表明,设计的气动控制系统响应时间小于0.1 s,能够进行二次托锤的最小落高为30 mm,不仅满足使用要求,而且整体结构紧凑。

基于FESTO气动教学平台的CDIO教学实践

基于CDIO的教育是培养团队精神、动手实践能力的一种先进教育理念。液压与气动课程是一门实践性较强的课程,将CDIO教育理念运用到液压与气动教学中,能取得显著的教学效果。运用德国FESTO公司的气动教学平台和液压气动仿真软件FluidSIM,建立了开放性的仿真实验系统,每个实验小组有3~6名学生,利用该仿真实验系统,自由进行实验设计并独立解决问题,从而达到CDIO培养目的。

异形节流孔对气浮性能的影响研究

在气浮的生产加工过程中,气浮的节流孔是关注的重点。通常,气浮节流孔设计为圆形,但实际生产过程中,受机床加工精度的影响,存在节流孔加工成异形孔的问题。针对某种气浮,基于计算流体力学(CFD)方法对比分析了不同异形节流孔对气浮承载力、静刚度的影响。结果表明:在相同气浮承载面积下,半径为0.05 mm的腰形节流孔的气浮承载力大。但在气浮设计工况,气膜厚度为10μm时,由于气浮承载面的面积一定,3种不同节流孔的静刚度基本一致。

带有均压槽的环形气浮垫设计

针对空间飞行器太阳翼展开地面试验中使用的二维平面滑轨式零重力吊架卸载设备,存在轴承沿导轨运动的摩擦力引起附加的展开力矩问题,设计了带有周向均压槽的高承载力、高刚度环形气浮垫,来代替上述吊挂滑轮车,在水平方向上实现了极低摩擦力,并基于气体的运动方程、质量连续性方程和状态方程,对环形气浮垫进行建模计算其承载力,并用Fluent仿真计算,仿真结果与理论计算基本一致。当吊挂试件的重力在环形气浮垫承载力范围内时,就能在水平方向上实现极低摩擦力展开,从而消除由摩擦力引起的附加展开力矩的影响,最终验证了带有均压槽的环形气浮垫替换方案的可行性。

全气动多缸行程程序控制系统的快速设计

针对多缸行程程序控制系统逻辑关系复杂,消除其控制障碍信号设计繁琐的问题,介绍了一种采用新型自动控制气动元件"节拍器"快速设计气动回路的方法,采用该节拍器,不必分析其存在的障碍信号,只需分析控制信号及动作信号,正确连接气管后,就能保证气动回路的正确控制,实现了全气动复杂控制系统的快速设计。

木块自动钻孔机气动系统改进设计

针对A家具厂气动钻孔机故障率高、设备陈旧、更新设备资金不足的现状,进行气动系统改进设计,在不增加更多设备成本、不改变原设备动作流程的基础上,给出了气动系统改进设计方案图,并将方案图在automation studio 7.0 professional软件中建模、仿真。从仿真结果可以看出,系统在启动时,送料缸8运行速度有所波动但很快趋于稳定,波动时间极短,定位缸15的运行受储气罐影响,速度波动范围较大,峰值可达313.35 cm/s,稳定性较差;夹紧缸11运行速度不稳定因素同定位缸15,但速度波动范围相对较小,峰值为161.41 cm/s,稳定性远优于定位缸;正常工作后各缸运行平稳,满足加工要求。将现有设备气动系统与改进后的系统进行对比,发现改进后的气动系统不仅能够完全胜任原加工要求,且无过多电控系统,使用的气压元器件也相对较少,克服了原设备故障率高、维护保养困难、设备成本高等诸多不足。

气液增压器在机床夹具中的应用

介绍气液增压器的基本结构、原理,分析了螺旋锥齿轮夹具的特点,设计出了使用气液增压器的夹具系统回路,并分析了在机床夹具中使用气液增压器的优势,如功耗小、维护费用低、占地面积小等。

内置杆气压缸驱动杠杆增力双工位核桃破壳装置

传统核桃破壳机生产效率低,结构复杂,不易维护。文章通过运用对称结构,并结合气动与增力杠杆,设计出了一种内置杆气压缸驱动的杠杆增力双工位核桃破壳装置。该破壳装置仅用一个气缸便可实现两个工位工件的破壳,结构简单,生产效率高,节能环保。

多气缸顺序回路信号障碍消除及程序控制系统设计

多缸单往复行程程序控制回路的设计关键之一障碍信号的排除,在气缸数少的回路中,用信号-动作状态图法较好解决制约信号、中间记忆元件的控制信号的选择问题,简单而且直观;在多气缸回路中,用串级法设计的气动回路控制准确,不易出错。

基于PLC控制的教学型五自由度气动机械手的设计

叙述了一种基于PLC控制的五自由度教学型气动机械手的设计。文中详细介绍了机械手的整体设计、气压传动系统设计、电气控制系统设计等具体内容。

PLC的PID控制器在MPS自动化控制系统中的应用

该文设计了基于PLC的PID控制器,详细介绍了该控制器在MPS自动控制系统中的参数设置、调试过程及调试结果。PID控制器主要应用于MPS自动化控制系统的过滤单元、混合单元、反应单元及灌装单元,为自动化控制方式中的PID控制提供了新的方案和实践探索,值得借鉴。