新型恒流量钻井泵活塞运动规律研究

针对以曲柄连杆机构作为动力端的钻井泵,吸入与排出管路存在较大的流量和压力波动,从而导致一系列不利影响,提出采用凸轮传动机构作为恒流量钻井泵的动力端,并选择摆线运动规律与等速运动规律组合(即摆线加速-等速-摆线减速)作为凸轮机构恒流量钻井泵活塞拟定运动规律。既发挥摆线运动规律的位移、速度、加速度连续的优点,又发挥等速运动规律中加速度幅值为零的优点,可实现流量恒定、压力无波动的输出特性。根据活塞运动规律表达式进行综合评价分析,结果表明:既无刚性冲击也无柔性冲击,最大无量纲跃动度幅值JM、最大无量纲扭矩TM均减小,有利于提高恒流量钻井泵工作稳定性和可靠性,显著改善钻井泵的运动与动力性能。

液压自由活塞发动机的活塞运动不对称特征研究

结合液压自由活塞发动机基本原理,建立了系统分析模型,通过仿真和样机试验结果分析了活塞运动不对称性及其影响因素。研究结果表明:液压自由活塞发动机活塞上止点运动呈现不对称性特征,能量传递特征和活塞受力特征决定了该不对称性是固有的。在上止点附近,气体压力对活塞运动状态起决定性作用,活塞压缩过程越快,对应的膨胀过程也越快。配流阀响应对活塞上止点运动状态影响不明显,不同负载压力形成位置主要影响膨胀过程后期。

对置活塞二冲程汽油机活塞运动相位差的匹配

通过对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机的活塞运动规律、扫气过程及缸内工作过程进行数值模拟,研究了对置活塞运动相位差对扫气过程、混合气的形成和燃烧过程及整机性能的影响。研究结果表明:活塞运动相位差影响活塞相对运动规律的同时,直接影响扫气正时和有效压缩比进而影响扫气过程、缸内工作过程和整机性能及对置活塞非对称做功特性。随着活塞运动相位差的增大,扫气效率增大,火焰发展期和快速燃烧期增大,循环指示功先增大后减小,在相位差为15°曲轴转角时达到最大值。综合相位差对扫气和缸内工作过程的影响,在15kW、6 000r/min、全负荷工况时最佳活塞运动相位差为15°曲轴转角。

基于迭代Reference Governor的自由活塞发动机活塞运动控制

精确的活塞运动控制是实现自由活塞发动机(free piston engine,FPE)安全可靠运行的前提,本文的主要研究内容是带有约束的FPE活塞运动控制.根据活塞运动控制问题描述,建立了FPE面向控制的非线性离散模型;设计状态反馈控制器,通过控制循环喷油量使活塞运动位置跟踪期望值;针对电磁负载变化引起的活塞运动瞬态波动超出安全约束的问题,考虑闭环系统非线性隐式的特点,在不改变原状态反馈控制的框架下,提出基于牛顿迭代的Reference Governor来调节负载,保证系统运动满足安全约束.所提出的控制方法为带有约束FPE活塞运动控制提供解决方案的同时,扩展了Reference Governor算法在隐式系统的应用.通过MATLAB与AMESim联合仿真验证了控制方法的有效性.

活塞运动规律对点燃式HFPE燃烧过程影响的仿真研究

使用仿真软件Converge,建立了点燃式液压自由活塞发动机(HFPE)的三维仿真模型。为了解决HFPE的爆震问题,提升其热效率,研究了不同活塞运动规律对HFPE的燃烧过程、爆震倾向与热功转换效率的影响。结果表明:火花点燃式HFPE的爆震燃烧发生在活塞边缘的末端混合气区域,是由若干个爆震核快速扩展而成,与曲柄连杆式火花点燃发动机爆震的发生地点和机理相同;通过改变活塞的运动规律,使活塞上行速度加快,在上止点附近停留时间变短,可以明显减小发动机的爆震倾向与爆震强度。利用优化的活塞运动规律,加上高达14的高压缩比,可以在一定程度上提升发动机的热功指示效率。

YT25DY气腿凿岩机活塞运动的电算模拟

本文运用有限差分原理、以位移为定步长,建立了YT25DY凿岩机活塞运动的动态模拟数学模型及相应的计算程序,解算了过渡过程及稳定解。电算模拟得出的凿岩机性能参数及活塞运动特性和实测结果基本一致。

基于活塞运动的主动模拟肺的研究与设计

主要介绍基于活塞运动的主动模拟肺的工作原理及整体设计方案。该模拟肺预期用于呼吸机自主呼吸监测和参数,触发功能的验证和检测。可通过调节潮气量、呼吸频率、吸气时间等参数实现模拟肺主动呼吸。

基于应变测试系统的二级轻气炮活塞运动测量

为了研究活塞在二级轻气炮泵管中的运动过程,利用应变测量技术对活塞运动规律进行测量研究。通过对57 mm/10 mm二级轻气炮泵管外壁按一定距离布设应变片测点,对轻气炮发射过程中的活塞运动导致泵管环向应变进行监视测量,直接得到典型实验条件下活塞运动过程中的内弹道压力变化,并通过推导得到活塞运动时程及位移与弹底压力的关系。结果表明:实验得到的活塞速度、位移之间关系与相关理论计算结果吻合良好,验证了该方法研究活塞在轻气炮内弹道运动规律的可行性,为优化轻气炮内弹道程序参数和提高二级轻气炮的发射性能提供实验支持。

双缸液压系统活塞运动轨迹同步模糊控制研究

针对负载不平衡的双液压缸同步运动控制问题,提出一种活塞运动轨迹同步模糊控制方法。该方法首先采用基于轨迹约束的控制器将两液压缸的同步误差限制在一定范围内,并使活塞杆运动平滑。在模糊控制的基础上,引入两个模糊控制器,分别用于消除液压缸的轨迹跟踪误差和液压缸之间的同步误差。实验结果表明:即使两液压缸存在较大的负载不平衡,该复合控制方法仍能将系统的同步运动误差控制在±10 mm以内,且系统运动具有很好的平滑性。

基于简化模型的阀控液压缸活塞运动速度控制方法的研究

对阀控液压缸活塞运动速度的有效控制,有利于提高液压伺服系统的工作精度。设计一种与非线性摩擦力相关的简化模型,用以对液压缸活塞运动速度进行控制。分析比例方向阀控制的液压缸的结构,建立比例方向阀的闭环传输函数。通过液压缸两个腔室的压差,计算比例方向阀中液压介质的体积流量方程,并在此基础上求取液压缸压力值的连续方程,进而得到了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的全阶模型。最后,在闭合的液压回路中,通过负载的压力值,简化了液压缸压力值的连续方程,从而求取了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的简化模型。实验中,利用此方法对方波、正弦波以及随机激励信号产生的目标速度进行了追踪测试。测试结果显示:此方法相比滑模控制方法,在对方波、正弦波以及随机激励信号下产生的目标速度进行追踪时,追踪误差分别减少了9.2%、11.22%以及11.13%。说明此方法能够对液压缸活塞运动速度进行准确的控制。

液压凿岩机冲击器活塞运动规律的微分方程解法

迄今为止,有关液压凿岩机冲击器设计和研究的文章一般仅提出反映冲击器活塞运动规律的数学模型,并认为直接求解这一由微分方程表述的数学模型是很困难的。加之直接求解该数学模型要考虑到冲击器的具体结构和能量的最佳利用等问题,括包研究冲击器的最优运动规律即分析和确定最佳打击点位置和制动点位置以及分析和研究冲击器和蓄能器的偶合特性,使求解的过程更为繁杂。

液压自由活塞发动机活塞运动规律自适应特性的研究

在一台液压自由活塞发动机(HFPE)样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明:活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性;随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大,活塞换向提前,最大升程和压缩比降低;这种自适应性可有效避免均质压燃过程中的爆震与后燃现象,保证缸内最高压力、最大放热速率的稳定,减少指示功的损失。

低温环境对液压缸活塞运动影响分析

主要从液压传动原理,材料的物理性能、金属材料学等方面,对低温环境下液压缸活塞运动的变化介绍,总结其中的规律和低温环境下,保证液压缸活塞运动功能正常运行的行之有效方法,为工程设计提供科学依据。

内回转气动凿岩机活塞运动设计计算的新理念与实践

气腿式凿岩机活塞运动涵盖回转、轴向和撞击三个过程和两个转化,即先把压气能转化成运动(形式与参数),再把运动参数转化成入射应力波,传递到岩石。本文将经典力学与现代波动力学相结合,对活塞运动的三个过程和两个转化进行论述,对气动凿岩机设计计算作了一些补充。

柴油机活塞运动规律圆图

分析柴油机活塞运动的位移、速度和加速度,可以归纳出一个直观的、便于记忆的"活塞运动规律圆图",谨供教学参考.

利用遥测仪测量活塞运动

开发出一种利用新型数字遥测仪测量发动机运行时活塞运动的方法,能够确保较高的测量精度。遥测仪内有1个原始信号处理回路和1个自发电电机。整个遥测仪具有结构紧凑、质量轻的特点,能将测量活动对活塞的影响降至最小。利用遥测仪对活塞的二阶运动进行了测量,阐明了活塞重心位置、曲轴箱压力,以及添加到气缸的润滑油量等因素对活塞运动的影响。

通海圆筒型FPSO月池内流体活塞运动特性研究

基于计算流体力学理论,运用FLUENT软件建立三维数值水池模型,分别验证了数值水池的造波、消波能力和网格收敛性。用经验公式预报月池中流体活塞运动的固有频率,探究不同入射波频率下月池内流体运动状态和池壁压力的变化,比较了月池开口形状对池内流体运动的影响。计算结果表明:经验公式能较准确地预报月池活塞运动固有频率,且当入射波频率接近该固有频率时,月池内流体发生剧烈的活塞运动,并出现“井喷”现象;结构的遮蔽效应显著,而在结构两侧的波浪运动呈现同幅、同频、同向的特征;在迎浪条件下,月池开口形状对池内流体活塞运动的影响不明显。

线性唯象传热定律下Otto循环热机活塞运动最优路径

以存在热漏、摩擦等内、外不可逆性的Otto循环热机为研究对象,考虑工质与环境之间传热服从线性唯象传热规律[q∝Δ(T-1)],给定循环总时间和耗油量,以循环输出功最大为目标对整个循环活塞运动的最优路径进行了研究.利用最优控制理论得出了无加速度约束与限制加速度时对应于循环最大输出功时各冲程活塞最优运动规律及循环总时间的最优分配.限制加速度时各个冲程活塞运动最优构型均由三段构成,且均包含一个初始最大加速段和一个末端最大减速段.给出了最优构型的数值算例,并与牛顿传热定律[q∝Δ(T-1)]下的最优构型进行了比较.计算结果表明优化活塞运动规律后可使热机功率和效率提高9%以上,主要是通过减少功率冲程初始段的热漏损失实现的.

内燃机增压与扩缸对活塞横向运动影响的数值分析

根据活塞动力学方程与平均雷诺方程建立分析模型,采用 Broyden法对模型求解.依据 6105 柴油机燃烧爆发压力提高38%和缸径从105 mm扩大到 110 mm的改进设计,分析活塞的横向运动特性.结果表明:进行上述改进设计后,活塞顶部横向偏移的幅值增加了 23%,活塞横向运动速度的峰值增加了 22%,增大了擦缸的可能性;活塞横向运动加速度的峰值增加了38%,加剧了活塞对气缸的冲击.这样的分析结果对完善内燃机产品设计具有有效的指导作用.

迷宫活塞压缩机活塞组件精确导向技术研究(一)——活塞组件运动特性分析

在现行的迷宫活塞压缩机中，活塞往往处于偏心运行状态。在工程中，活塞与气缸之间径向单边间隙达到0．2～0．5mm，才能避免活塞与气缸镜面的摩擦，然而，该间隙导致泄漏严重，造成压缩机效率较低，这已成为迷宫活塞压缩机向前发展的最大障碍。基于此，建立了往复式迷宫压缩机活塞组件多体动力学仿真模型，分别模拟了活塞杆为刚体和柔体时活塞在气缸中的运动特性，得出了活塞的偏心轨迹及其偏心量，为下一步研究活塞组件的精确定心技术奠定理论依据。