基于无人机平台的气振式核桃采收机设计与试验

针对云南山地种植的深纹核桃树体高大造成现有机械难于采收,而人工爬树用竹竿击打采收成本高且伤亡大的问题,提出了搭载无人机的气振式核桃采收原理及方法,基于深纹核桃成熟果实的果柄连接强度的测试与分析结果,进行了核桃脱落的气振流动仿真分析,设计了搭载于六旋翼农业植保无人机上的气振式核桃采收机,分析了气振式核桃采收机在发射气振时的反冲稳定性,实施了气振式核桃采收机搭载无人机进行采收的试验验证,按效率优先和采净率优先两种采收模式,对气振式核桃采收机的采收效率和采净率做了预测分析。研究结果表明,核桃成熟度为80%、90%和100%时,使核桃果柄断裂实现落果的气振临界流速分别为77.5、69.0、58.5 m/s;气舱容积为20 L且气压为1 MPa时,气振式核桃采收机的气动喷口至核桃挂果位置的最佳距离为0.5 m,单次气振流动采收的最大有效面积的仿真值和试验值分别约为0.09 m^(2)和0.10 m^(2),最大有效采收面积随着到气动喷口距离增大而减小。

空气在二甲基硅油和液压油中的溶解度

对于诸多工程运用场合,获得空气在硅油以及液压油中溶解度可靠的数据至关重要.针对已有测量装置及方法的不足,建立了一种基于理想气体状态方程来确定气体溶解量的新型精密活塞式装置.获得了温度为293.2及353.2K,压力在0-350kPa范围内,空气在500cSt二甲基硅油中的本生溶解度表达式.测量了298.2K时20cSt二甲基硅油及国产32#抗磨液压油在多种气相压力下的本生溶解度.精度及可靠性分析表明实验数据的误差范围为6%.本生溶解度与气相压力呈较好的线性关系,以摩尔分数表示的溶解度与压力呈非线性关系,但可用Krichevsky-Ilinskaya方程拟合.发现空气在相对分子质量差异很大的两种二甲基硅油中的本生溶解度很接近,由此提出,对于小分子的非极性溶质在聚合物溶剂中的溶解度,用聚合物单体的摩尔数而不是聚合物分子摩尔数来表示摩尔浓度更有利于实验数据的外推和工程应用.对于相对分子质量差别较大或无法确定相对分子质量的溶剂,工程应用中适宜采用本生溶解度.

可调压可视化微间隙Couette流变仪的研究及应用

采用精密的机械加工和独特的气动旋转密封技术,研制出可调压可视化微间隙Couette流变仪。外圆筒旋转内圆筒静止的特点,使该流变仪能产生剪切速率高达105/s数量级稳定的纯剪切流。利用商业旋转流变仪,测量试验用中、低粘度硅油在低剪切速率和不同温度下的粘度,应用粘温关系,推算出高剪切速率下粘性热使粘度下降的量,其值与微间隙Couette流变仪的测量结果较为吻合。在一定的切应力下,观察到淡水和中低粘度硅油在微间隙中发生剪切空化的现象,发现剪切空化的发生还强烈依赖于流体中气体的相对溶解量。

一种新的Couette流变仪的精度校核

利用新研制的外筒旋转可调压可视化Couette流变仪,开展了强剪切流的空化试验,发现剪切力矩及瞬态温度对剪切空化的影响非常明显。通过传感器温度阶跃响应试验数据,求得温度传感器在静止液体内受阶跃温度变化时的表面传热系数。采用柱坐标系,基于试验获得的纯剪切力矩和瞬态传热微分方程,由数值计算方法求出不同时刻强剪切Couette流的瞬态温度,理论计算值与试验结果较为吻合,表明新的外筒旋转可调压可视Couette流变仪获得的纯剪切力矩和瞬态温度的准确性,以及间隙的均匀性。利用文献[9]的初步估算方法,也可求出强剪切Couette流的温度变化值。对比分析结果表明,所提方法校核精度高且适用范围广。

试论水下鱼雷发射装置研究方向

总结水下鱼雷发射装置研究中所面临的技术问题 ,提出了水下鱼雷发射装置的主要研究方向 ,并对新型发射动力源研究、发射过程监控研究、控制性能提高研究、系统简化与提高设备安全性研究及快速发射功能研究作展望 。

自密封高压气动快速通断阀密封研究

介绍了高压气动快速通断阀的工作条件及特点 ,分析原有阀的工作原理及缺点 ,提出了自密封方案 ,对自密封方案所进行的理论分析及试验研究表明 ,该方案运用于高压气动快速通断阀是完全可行的 。

专用双输入单输出液压伺服系统抗污染研究

对一种专用双输入单输出液压伺服系统的抗污染性进行分析 ,指出其中几种主要液压污染故障及产生原因 ,并围绕研究中所取得的成果及结论作介绍。

基于枝采的鲜花椒枝穗分离机设计与分析

针对鲜花椒采摘技术装备缺乏,人工采摘效率低、成本高、劳动强度大且采摘人员手臂易受伤等问题,基于枝采花椒的方法设计一种鲜花椒枝穗分离机。采用切割分离原理,设计2组有齿开刃型环形切刀,内径分别为18,23 mm;设计夹持输送轮直径和宽度均为30 mm的圆弧形轮毂,输送轮上弹簧钢丝直径为1.2 mm,钢丝长度为30 mm,钢丝端面均呈弧形设置。仿真结果表明,弹簧钢丝最大应力为1045.5 MPa,满足设计和使用要求,机具能实现枝采花椒后果穗与枝干的分离作业。研究为花椒采收机具的研究与设计提供一种新的参考方案。

一种新型Couette流变仪的力矩修正和粘度测量误差分析

为准确计算得出新型Couette流变仪工作段剪切力矩,通过对计算机采集的电机输出转矩进行校核,得出了电机输出转矩真实值;利用商业旋转流变仪测量,得出了实验流体标准大气压下的粘温关系,最后得出了修正力矩与雷诺数的关系。考虑到该流变仪在制造和数据采集中存在误差,利用误差传递计算方法得出了新型Couette流变仪在测量流体粘度时的误差范围。分析结果为进一步测量不同状态下流体的粘度和研究空化奠定了基础。

轨道吸污车排风噪声和振动特性评价与降噪方法分析

对轨道吸污车的工作原理和特点进行介绍,通过排风噪声和振动特性的测试,获得排风口1/3倍频程排风噪声频谱图及其线性频谱图和振动加速度及其线性图谱。进行排风噪声和振动特性分析,表明噪声能量集中在以风机叶片旋转频率为基频的低阶谐频处,尤其是500 Hz以下中低频段;在垂直和水平方向的振动频谱具有明显周期信号的离散线谱特征,其结构振动能量集中于以风机叶片旋转频率为基频的多阶谐频处。振动不会对轨道吸污车结构产生显著影响,排风噪声较大,操作人员应采取相应防护措施。降噪方法中,分流降噪是理想的方法,HQ管降噪值得尝试且可实施。

新型轨道吸污装置吸污能力研究

采用扁形喷嘴倾斜吹风和较宽吸嘴吸风构造新型轨道吸污装置,在忽略空气的黏性力和密度变化、射流角度与气流离开轨道表面角度的差异以及吸风对吹风影响的前提下,进行新型轨道吸污装置吸污能力研究。结果表明:在临界移动速度均为10km.h-1时,吸污风量为8×104 m3.h-1的新型轨道吸污装置与吸风风量达28×104 m3.h-1的法国VAKTRAK09系列轨道吸污装置的吸污能力相当;轨道吸污装置的临界吸污能力与临界吹风速度、临界吸风速度和临界移动速度有关,在装置的吹风、吸风速度确定后,临界吸污能力取决于装置的临界移动速度。试验证明,射流角度为60°时吸污效果更好。

吸风循环式轨道吸污装置的吸污能力及能耗研究

针对轨道吸污装置吸污能力不足和污染周边环境的问题,提出吸风循环吸污的解决方案,即将吹风机产生的全部风量仅供给一侧吹嘴吹风吸污,将吸风机产生的排风供给另外一侧吹嘴吹风吸污,形成吸风机排风的循环利用,并通过调节风门开启的大小,调节吹风的风量和风速,从而增强轨道吸污装置吹风吸污的效果。基于流体力学,在忽略空气黏性力和密度变化以及不同流速气体混合时能量损失的前提下,对按照解决方案改进得到的吸风循环式轨道吸污装置吸污能力及能耗进行分析计算。结果表明:在作业速度为10km·h-1时,吸风循环式轨道吸污装置能够吸净单层粒径分别达5mm的铁屑和14.3mm的石子;相比改进前的轨道吸污装置,吸收污物的最大粒径提高了7倍左右,污物吸净率高于98%;吸污作业功率节省74kW,能耗下降20%。

利用侧吹风提高铁路道床吸污车吸污能力研究

论述吹吸结合的吸污原理,对轨道板沟槽内污物难吸收问题进行理论分析,提出利用铁路道床吸污车的侧吹风提高吸污能力的解决方案。从污物卷吸的基本条件、侧吹风卷吸污物理论和吸污能力计算方面分析侧吹风对轨道板沟槽污物吸收能力作用原理,建立侧吹风吸收沟槽污物的理论模型,开展吸污能力分析计算和现场试验。将铁路道床吸污车的部分吸风引至轨道板中间位置,形成侧吹风卷起沟槽内的污物,有效提高吸污能力。

新型闭式液压驱动六输入两输出走行系统的牵引特性研究

针对大型铁路工程机械两输入两输出走行系统存在最大轮周起动牵引力、牵引功率不足及最高牵引走行速度较低的问题,研究设计新型闭式液压驱动六输入两输出走行系统,即6个液压马达作为动力输入点驱动走行齿轮箱,经走行齿轮箱变换后形成2个动力输出点,用来驱动车轴和车轮。通过建立该系统的牵引特性理论计算分析模型,计算分析其最大轮周起动牵引力、轮周牵引功率和最高牵引走行速度;并在1台轨道除雪车上安装了2套该系统进行测试。结果表明：这种新型走行系统的最大轮周起动牵引力实测值为116kN,较理论计算值仅低2.6%;轮周牵引功率实测值在380~410kW范围内波动,平均值约为390kW,较理论计算值仅低2.0%;最高牵引走行速度实测值为132km·h-1,较理论计算值略高;该新型走行系统不但能够向多个作业装置提供充足的作业动力,还能够输出较高的牵引走行速度和较大的轮周牵引力,且走行较为平稳。

气力吸取式轨道吸沙机的吸沙特性探讨

针对我国沙化地区普速铁路和高速铁路人工清扫积沙劳动量大且搬运困难的问题,研发出一种安装在轨道车上的气力吸取式轨道吸沙机,并进行最大吸沙量、沉降沙粒的最小粒径等性能参数的理论计算、参数分析和试验验证。结果表明:在现有轨道和轨道车安装空间及供电条件下,推荐轨道吸沙机的风量为0.22m^3·s^(-1),最大风压60 000Pa;吸沙管内径38mm;贮沙筒内径按照车辆限界空间限制尽量取最大值0.9m;旋风分离筒排风管直径150mm;滤网过滤网孔直径0.2mm。依据推荐设计参数和选型,气力吸取式轨道吸沙机最大吸沙量约1.76m^3·h^(-1),贮沙筒内沉降沙粒最小粒径约0.06mm,旋风分离筒分离出沙粒的最小粒径、最大粒径和分割粒径分别为0.025,0.45和0.10mm,过滤筒内过滤出的最小沙粒粒径约0.15mm。研究结果可为吸沙部件的设计和选型提供依据。

组合刷扫和吸抛功能的自主化轨道除雪装置除雪能力研究

分析国外常用的除雪犁和旋抛式除雪装置的工作原理以及存在的缺点,研发集滚刷扫雪和吸雪风机吸抛积雪功能于一体的自主化轨道除雪装置。对该装置的滚刷扫雪能力、吸雪风机的吸雪输送能力及抛雪高度和距离进行理论分析,建立该装置的除雪能力计算模型;对按照给出的除雪能力计算模型设计和试制出的自主化轨道除雪装置进行试验验证。结果表明:自主化轨道除雪装置能够将轨面下至轨枕板间的积雪清扫干净,除雪后可使钢轨和扣件露出,极大方便了工务人员进行线路检修作业;当除雪装置的移动速度为11km·h-1时,最大除雪量达到4 000m3·h-1,最优抛雪角度为33°;抛雪的高度和距离主要取决于雪粒粒径,粒径越大,抛射的高度越高、距离越远,当雪粒粒径为10mm、输送速度为20.9m·s-1时,最大抛雪高度和最远抛射距离分别达5.5和10.0m,试验测试结果与理论计算结果基本吻合。

四层筛式花椒筛选机设计与试验

针对二层及三层筛式花椒筛选机筛选摆动频率、筛净率及筛选效率低等问题,设计了四层筛式花椒筛选机,利用顶层筛与第2层筛连接、第3层筛与底层筛连接,两套连接装置由偏心轮驱动和连杆牵引摆动时互为反向运动,从而减小摆动不平衡力矩,提升筛选最高摆动频率。开展了整机结构与关键部件设计,机架及四层筛的振动模态仿真,分析了机架与筛面稳定性、摆动机构参数、筛面倾角与摆角,进行了筛选稳定性和筛选性能试验。结果表明:筛选机机架、顶层筛、第2层筛、第3层筛和底层筛的1阶振动频率分别为9.7、9.9、11.7、9.3、9.4 Hz,整机固有振动频率约为11.8 Hz;筛选频率越高则最大喂入量和筛选效率越大;筛选机摆角为2.77°、顶层及底层筛倾角分别为6.95°和8.12°时,最优筛选频率为9.0 Hz,最大喂入量达792 kg/h,筛选效率为559 kg/h,花椒壳筛净率和损失率分别为98.1%和3.1%,花椒籽筛净率和损失率分别为94.1%和4.2%。

集成沉降和过滤功能的新型组合式轨道除污装置除污能力研究

针对传统除污装置除污功能的单一性,提出一种集成沉降和过滤功能的新型组合式轨道除污装置,即将沉降除污功能和过滤除污功能集成到一套装置上,利用两种除污功能各自的优点,将除污气流引入沉降除污舱内除去气流中粒径或比重较大的污物颗粒,通过过滤除污舱除去气流中粒径或比重较小的污物颗粒。新装置能够除去多种污物颗粒并能节约空间和延长滤袋使用寿命。基于流体力学原理,忽略空气黏性力和密度变化,且不考虑气流流动的边界效应和不均匀性,对新型除污装置的除污能力进行计算和试验测试。结果表明:除污风量80 000m3/h时,该装置的沉降除污功能能够除去粒径分别大于0.07mm、0.21mm和0.47mm的铁粉、石子和灰尘,过滤除污功能的过滤压差750Pa,滤袋气孔直径8.3μm,有效过滤面积126m2,过滤除污效率超过99%;排放气流的含尘量20mg/m3,排放气流中未检测出粒径过大的污物颗粒。

大负载高精度电液伺服驱动之气体能量控制阀研究

针对具有大负载高精度控制要求的气体能量控制阀瞬时启动的特点,确定了电液伺服驱动控制方案。建立元件及气体能量控制阀的系统模型,对各种控制曲线进行了仿真研究及试验研究。仿真研究充分揭示气体能量控制阀的性能特征,通过采取补偿措施,弥补了控制性能的不足。试验研究证明了仿真研究的正确性。

瞬时起动短时工作电液伺服系统故障特性研究

介绍了瞬时起动短时工作电液伺服系统的控制步骤及使用特点 ,总结了电液伺服系统的故障模式 ,针对各种故障模式进行了故障特性研究 ,并提出故障预防措施。