两栖车辆水下热管散热系统数值设计与试验研究

两栖车辆在现代装备中占有重要地位,而现有的两栖车辆水下动力系统的散热系统难以满足水中行驶工况下的散热要求。设计一种用于两栖车辆水下动力系统的热管散热系统,使用Fluent软件对热管散热系统的工作情况进行仿真分析,并进行了试验研究。结果表明:设计的热管散热系统能够满足两栖车辆水下动力系统水中行驶工况下的散热要求。

微型管道柔性清障机器人运动学分析与仿真

针对微小弯曲管道中障碍难以清除的问题,设计了适用于直径在(12~25)mm的微型管道柔性清障机器人,采用微型步进电机驱动与蠕动结构结合方式,实现机器人在微小管道中蠕动运动。在介绍管道机器人原理和结构基础上,对机器人进行了力学特性分析,其负载能力可达13.4N,并对前后柔性支撑结构进行了有限元分析,验证了柔性支撑结构的可靠性。以ADAMS对管道机器人进行虚拟样机建模和仿真,研究结果表明该机器人可通过内径为12mm的弯曲管道。

单相交流液压系统设计及特性分析

对管道中液体脉动特性进行研究,获得管路谐振频率、管路传递矩阵、负载特性、系统传动效率等主要参数的计算表达式。据此对新设计的交流液压实验台各参数进行计算。研究结果表明:这些参数的计算值与实测值相近,且变化趋势相同;管道特性和负载特性决定着单相交流液压系统的振动特性及传动效率;优化系统负载特性是交流液压系统设计的关键。该研究结果可为同类型单相交流液压机械的设计提供理论依据。

我国高速列车横向半主动悬挂系统控制策略及控制方式

列车横向悬挂系统可分为被动悬挂和主动悬挂两种形式 ,半主动悬挂是主动悬挂的一种形式。传统的被动悬挂系统的参数无法在车辆运行的过程中实施调节 ,难以适应列车在高速运行时对平稳性的需求。为改善我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平稳性性能不佳的问题 ,二系横向悬挂系统采用主动悬挂方式势在必行。通过对主动悬挂系统中全主动悬挂、低频主动悬挂和半主动悬挂的特点分析 ,认为半主动悬挂以其能耗低、控制简单和失效导向安全性良好等优势 ,应是我国目前高速列车二系悬挂系统的最佳形式。在此基础上 ,对我国列车应采用的横向半主动悬挂控制策略和悬挂系统天棚减振控制原理作了阐述 ,进一步给出了半主动悬挂系统的实施方案及横向半主动天棚 (shyhook)减振器的工作原理。指出针对半主动悬挂系统的车辆模型、控制方法、减振器结构和信号检测与分析等问题需进行重点研究。

细长型液压启闭机液压缸筒活塞杆挠度的计算分析

基于改进的液压缸阶梯杆模型,对细长型液压启闭机液压缸筒及活塞杆的挠度进行了计算分析,考虑了液压缸安装角度、缸筒与活塞杆配合间隙、液压缸活塞杆自重以及油液质量对杆轴横向变形的影响;依据固体力学基础理论对缸筒、活塞杆的受力与变形进行计算推导,通过建立和求解挠度方程获得了液压缸筒、活塞杆挠度的解析计算方法,并结合工程实际给出了应用算例.结果表明,与有限元计算方法相比,文中方法的计算误差在5%以内.

液压冲击锤瞬态冲击动力特性分析

基于弹性体一维振动瞬态应力波传播理论,建立了液压冲击锤活塞与钎杆冲击过程的双柔性杆共轴纵向碰撞计算模型.应用瞬态波函数特征值展开法求解冲击过程中各冲击部件的位移-时间瞬态响应函数,进一步分析了冲击过程中钎杆和活塞的应力波传播规律及各截面的冲击动力特性.文中还分析了液压冲击锤在不同钎杆长度、钎杆直径及活塞初始冲击速度下对冲击部件冲击过程瞬态动力响应的影响.钎杆长度变化对冲击过程撞击力影响不大,随着钎杆长度变短,活塞进入反弹的时间加快;钎杆直径增大时,撞击力幅值增大,破碎能力增强,冲击能量利用率降低;活塞初冲速度增大时,撞击力成比例增大,冲击锤破碎能力迅速提升.文中结果可为优化液压冲击锤系统结构、合理设计冲击破碎性能、合理调节冲击施工参数提供理论依据.

吸粮机三级离心风机内部流场的数值模拟

为了较好地捕捉多级离心风机内部流动特征,该文以吸粮机使用的三级离心风机为研究对象,应用FLUENT6.3软件对其内部流场进行了整机三维稳态可压缩计算。计算过程中综合考虑了准确性和经济性,以Pro/E系统建立了风机的全流道模型,利用动参考系(moving reference frame,MRF)模型实现了叶轮间流动参数的实时传递,用重整化群(renormalization group,RNG)κ-ε湍流模型、一阶迎风空间离散格式、Roe-FDS(flux difference splitting)通量差分方法实现了该三级离心风机整机的可压缩计算。根据计算结果,得到了风机内部主要区域的压力与速度分布图,通过分析发现风机内部各级叶轮间气体流动速度基本不变,静压力和总压力逐级上升,第1级和第2级叶轮内的流场分布呈对称性,而第3级叶轮内的流场分布呈非对称性。通过对蜗壳内部流场的分析发现了此风机内部流场在蜗壳小端流动不顺畅的设计缺陷,并给出了蜗壳结构的改进意见,为进一步提高风机效率提供了参考。

交变气动冲击锤瞬态冲击特性分析

应用一维瞬态应力波特征线法对交变气动冲击锤的冲击系统进行理论分析,研究冲击部件之间瞬态波的传播及撞击接触面撞击力的变化规律。重点利用非线性动力学分析软件LS-DYNA对交变气动冲击锤的冲击系统模型进行仿真计算,并与理论分析结果对比,验证了仿真模型具有较高的可靠性。研究中计算分析活塞初始冲击速度、工作介质性质对撞击接触面撞击力和活塞冲击反弹速度的影响,得出了活塞瞬态动力特性与活塞初始冲击速度和工作介质性质的关系。研究结果表明,不同物理特性的工作介质对应的气动冲击锤瞬态冲击特性也不同。研究结论为进一步研究气动冲击锤以活塞的冲击特性来判断工作对象的性质提供了理论依据和实际参考。

自配流型液压冲击器建模与仿真

液压冲击器是工程施工中常用的液压设备。其工作过程中运动部件的高加速度及惯性工作油压的特性,使得其与常规液压设备工作状况有很大区别。在液压冲击器的研究过程有必要快速准确地建立计算仿真模型。在AMESIM系统中基于功率键合原理搭建的液压冲击器仿真系统,综合考虑了液压冲击器主要功能和特点,可快速实现对冲击器主要仿真参数的计算。利用现有的YYG250型液压凿岩机的冲击器设计参数进行仿真后,计算结果与实测工况参数之误差在5%之内,说明了仿真模型的正确性和可靠性。该模型对不同系列的冲击器的参数设计和冲击特性研究提供了良好的平台。

液压冲击器冲击性能新型测试方法研究

在对传统的冲击器输出参数测试方法进行分析的基础上 ,提出了一种新型测试方法———气压法 ,并对其系统组成、采样原则。

铁道车辆横向开关半主动悬架系统研究

采用半主动悬架系统是提高铁道车辆横向平稳性能的途径。提出一种基于天棚原理的横向开关半主动悬架系统,能方便、简单地运用于现有的高速铁道车辆。仿真计算和实测结果均表明:与采用被动悬架相比,铁道车辆采用开关半主动悬架系统时车体横向加速度和横向速度值均有下降,横向平稳性能得到改善。

高速列车横向悬挂控制方式及半主动减振器

通过对列车横向悬挂方式的分析和比较,阐明了我国高速列车横向悬挂系统采用半主动悬挂控制的必要性。在此基础上,论述了高速列车横向半主动悬挂控制所采用的控制方法,并进一步给出了用于实现此控制方法的半主动减振器的结构和工作原理。

铁道车辆油压减振器三维流场动态仿真

液压减振器是轨道车辆行走部的重要装置,其阻尼特性由一组特殊结构的阻尼阀来实现。为优化液压减振器缸体的整体流道结构,分析关键阻尼阀在不同开启状态下局部流场对阻尼特性的影响,有必要采用流体三维动态仿真计算方法预估其性能。研究中针对某典型轨道机车垂向减振器的结构和参数,构建相应的数学模型和实体模型。采用CFX自适应动网格技术,对各典型振动条件下阀体及内外缸体内的交变流场进行数值模拟,得到相应流道中的速度场、压力场和流线分布图。进一步地采用基于三维流场的可视化分析方法,清晰而全面地反映了各关键流道流体的流动状况。由此获得的减振器工作特性曲线与实际标准特性曲线相吻合,证实了模型的可行性和方法的有效性。所建立的分析模型和采用的仿真方法,为从机理上分析减振器能量耗散过程提供理论依据,同时,也为流道的结构优化设计提供快速、有效的手段。

气垫传动冲击锤钻冲击特性影响分析

针对气垫传动冲击锤钻在传统设计中需进行繁杂试制与实验弱点,提出基于数值模拟的研究方法,以样机测试活塞运动特性曲线为基础,对所建仿真模型进行细化及修正。通过模拟实际工况各种复杂影响因素,实现对锤钻冲击特性快速分析。对影响冲击活塞冲击动力参数输出的关键因素如O型密封圈摩擦力及补气孔孔径进行分析、优化,获得摩擦阻力变化对撞击能影响曲线及补气孔径最优参数范围。该模型及优化结果为此类产品快速设计与性能分析提供新的数值研究方法,对相同结构系统具有实用参考价值。

柔性液压冲击系统

液压冲击器对工作对象变化的适应能力称为冲击器柔性。现行液压冲击器以行程反馈原理来工作,由于体积及加工工艺的限制,冲击能只能在2-3挡范围内调节,且调节时需要停机。这样既不能提高工作效率,又不能实时、精确地根据冲击对象的物理性质(硬度、块度)来调节冲击参数,其柔性品质很低。研究具有自适应能力和柔性冲击能力的液压冲击器是冲击机械研究中的一个前沿性问题。基于压力反馈的氮爆式冲击器,利用活塞的冲击反弹特性实现对冲击对象性质的判断,并通过计算机控制由柔性配流系统实现冲击能与冲击频率的独立无级调节,可达到柔性冲击的效果。试验表明,柔性液压冲击系统具有时间、空间和环境等多种柔性品质。

高速开关阀控制的高速列车横向半主动减振器

能根据列车运行状况实现阻尼特性的调整是列车横向半主动减振器的基本要求。利用高速开关阀可使减振器实现阻尼特性的在线调整。

氮爆式液压冲击器的仿真建模

为研究液压冲击器的冲击能量控制特性,根据功率键合原理,搭建了氮爆式液压冲击器工作时冲程和回程两阶段的功率键图,据此建立了氮爆式液压冲击器的状态方程组.通过AMESIM平台构建了氮爆式液压冲击器仿真系统.该系统能综合考虑冲击器运动状态高频变化特点,可快速实现对氮爆式液压冲击器主要参数的计算.利用DBS500型氮爆式液压冲击器现有的设计参数进行仿真计算,计算结果与实测参数之误差在6%以内,表明所建模型是基本合理的.

阀控非对称伺服缸基于粒子群优化的模糊PID控制器研究

针对阀控非对称伺服缸非线性、参数时变的特点,考虑到油液压缩特性的影响,建立了包含变体积弹性模量的系统数学模型。提出一种基于粒子群算法优化(PSO)的模糊自适应PID控制方法(简称PSO_FPID)。模糊逻辑推理在线调整PID控制器的比例、积分和微分系数,以粒子群算法实现对模糊控制比例因子和量化因子的参数寻优,两种方法的组合保证了系统最佳参数匹配下的自适应控制。同时,利用AMESim与Simulink联合仿真研究不同含气量的阀控缸模型在传统PID与PSO_FPID两种控制方法下的动态响应特性。结果表明:PSO_FPID综合了PID控制器高精度的优点和模糊控制器快速、适应性强的特点,能够有效抑制油液动态压缩特性的非线性影响,使系统具有良好的动、稳态特性。

电驱冲击气锤冲击特性建模与仿真研究

电驱气锤是一种带有高频冲击运动的特殊钻锤。通过建立气动冲击机构的数学模型并进行仿真计算,可快速地实现对各冲击参数的研究。通过对各状态量变化的计算曲线分析表明,AMESim模型准确展现了冲击气锤活塞的运动规律。研究中分析了不同频率范围内,频率、补气孔位置对冲击性能的影响。并在给定输入频率下,确定了补气孔的最优位置范围。该研究方法及结论对同类型气动冲击机构的参数设计具有理论指导意义。

基于AMESim的交流正弦液压泵动态特性仿真分析

交流正弦液压泵(简称正弦泵)是重型锻造油压机正弦驱动系统的核心部件。依据正弦泵的结构及工作原理,对柱塞孔与腰形槽构成的节流口面积公式进行了推导。在此基础上,以AMESim软件为工作平台,建立了正弦泵的关键部件及整机模型,并通过仿真计算的方法分别对不同驱动频率、不同活塞个数的正弦泵流量特性以及多泵组合供油时的总输出流量进行了分析。结果表明,活塞个数只影响泵输出流量的大小,而对输出流量脉动的作用并不明显;对于输入的低频控制信号,正弦泵有较快的响应速度且有很高的流量输出精度;多泵组合输出时,输出流量曲线在任意点处仍具有平滑过渡的特性。