斜盘偏距与交错角对飞机液压柱塞泵运动特性影响分析

飞机上常用的直轴式恒压变量液压柱塞泵,出于降低脉动以及改善高频运动时的稳定性需要,斜盘通常设计有偏心距和交错角。针对存在斜盘偏距和交错角的液压柱塞泵,提出了一种能够综合考虑斜盘偏距、交错角、斜盘倾角及斜盘转动速度的柱塞和滑靴运动特性分析方法。以某型航空液压柱塞泵为对象,对比分析了不同偏心距和交错角情况下柱塞的位移、速度特性,以及滑靴在斜盘平面的运动轨迹。按照液压泵配流盘闭死区设计通用准则确定了配流盘闭死区,对柱塞在闭死区内的运动特性进行了分析,结果表明闭死区内柱塞的运动特性深刻影响液压柱塞泵的输出流量和压力脉动。提出的分析方法能够描述斜盘转动(流量切换)过程中的运动动态特性,具有计算效率高、结果准确度高等特点,可用于液压柱塞泵以降低脉动为目标的设计优化。

基于VOF模型研究相邻叶片交错角对水车性能的影响

为了探究影响3叶片下击式水车性能的因素,利用流体体积(VOF)模型模拟明渠无压流动,基于SST k-ω湍流模型、PISO算法及滑移网格旋转模型对相邻叶片不同交错角度(0°、20°、40°、60°)的水车进行非定常模拟。计算结果表明:当相邻叶片交错角度为0°时,对应的水车高效区最为宽广且最优效率最高,叶轮前后区域压力基本呈对称分布;随着交错角度增加,前后压力分布差异逐渐变大。相同工况下,旋转一周水车转矩的平均值从小到大依次为60°、40°、20°、0°,但不稳定性也依次增大。此外,水车的效率随叶尖速比的增加呈现先增大后减小的趋势;转矩的波动幅度随叶尖速比的减小而降低。

柱塞泵斜盘交错角降噪结构优化

为了使斜盘式轴向柱塞泵的流体噪声在各种工况下都能够得到降低,研究并优化了一种柱塞泵斜盘交错角新型降噪结构.柱塞泵斜盘交错角是斜盘绕与斜盘倾角轴和主轴同时垂直的轴旋转形成的角度.交错角不同,柱塞在配流盘过渡区压缩量就不同,从而影响柱塞泵出口流量脉动和流体噪声.基于斜盘交错角降噪原理,建立带斜盘交错角的柱塞泵流量脉动模型,仿真分析了不同斜盘旋转角度对柱塞泵流量脉动的影响,结果表明:交错角旋转角度大于1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值降低;旋转角度小于-1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值升高;交错角旋转1°可以得到较好的降噪效果,并能在全压力范围内降低柱塞泵流量脉动,转速小于1 000r/min时可以明显降低柱塞泵流量脉动.仿真模型的有效性通过"二次源法"得到了证实.

小交错角面铣准双曲面齿轮副的几何设计与啮合特性

提出一种针对小交错角面铣准双曲面齿轮的几何设计方法,推导了基于单叶双曲面副瞬时轴线的空间节圆锥副设计参数几何关系,提出了考虑齿根平滑过渡的小交错角准双曲面齿轮副啮合特性控制方法。建立了齿轮副啮合模型与有限元分析模型,研究了不同外载荷对齿面啮合特性的影响。小交错角齿轮传动原理样机验证了准双曲面齿轮可在小交错角极端几何尺度下平稳工作。

基于斜盘交错角的柱塞泵流量脉动研究

为了减小液压系统的噪声排放,必须减小来自泵源处的流量脉动。采用斜盘交错角的柱塞泵结构可以有效降低柱塞泵出口的流量脉动。交错角通过改变柱塞在轴向方向上的运动规律来影响柱塞在三角槽过渡区的压缩体积。通过分析发现交错角每增加1°,过渡区压缩体积增加0.084mL。使用PumpLinx软件计算不同交错角下的单柱塞腔出口流量。发现交错角越大,柱塞腔内的倒灌流量越小,但会增加柱塞腔内的压力超调量。最后通过PumpLinx软件计算交错角柱塞泵在不同转速、压力下的出口流量,得出合适的交错角大小。

交错角与半径比对组合型垂直轴风轮影响仿真

Darrieus-Savonius组合型垂直风轮可有效改善单一型垂直轴风力机性能。为探究半径比和交错角对组合风轮性能的影响和其最优参数组合,对多组半径比和交错角参数组合下的组合风轮的气动特性进行仿真研究。数值模拟计算基于二维非定常不可压缩流体,采用Realizable k-ε湍流模型。结果表明,半径比越大,周期内输出的正力矩值(力矩值≥0)所占比例越大;在不同的半径比下,交错角存在最优值使得组合风轮运行在高尖速比区域,并功率系数最高。

变位交错轴斜齿轮交错角计算方法

交错轴斜齿轮用于传递空间交错轴之间的运动。对于已经设计好的一对变位交错轴斜齿轮,通过计算交错角和中心距是校核这对齿轮设计的重要方法。本文介绍了如何根据已有的齿轮参数来计算变位交错轴齿轮的交错角以及中心距。

Bennett机构交错角区间和机构类型的关系

目前Bennett(BNT)机构根据回转副轴线的方向,分成非对称安装和线性对称安装两类。为了研究这两类机构的共性和区别,在杆件交错角(0,2π)的区域内,用相邻象限组合为4个区间,由S12(第1-2象限)区间和S34(第3-4象限)区间各得到1组非对称安装的左旋和右旋BNT机构;由S23(第2-3象限)和S41(第4-1象限)区间各得到1组线性对称安装的左旋和右旋BNT机构。把前后2组机构进行对比,只有轴线方向是非对称的,机构结构本身都是对称的。由于S12和S34区间的非对称安装机构,通过交错角的设定,可以转换为S41区间的线性对称机构,所以线性对称和非对称之间并无本质差别,4组机构本质是相同的1组。因为S41区间机构的运动副的轴线方向指向相同,轴线的正方向与相邻杆内角逆时针的角位移方向一致,所以把S41区间改用交错角锐角表示的R41(第4-1象限)区间作为交错角的工作区间,就得到线性对称的右旋型和左旋型两种BNT机构基本类型,这两类机构的运动链是相同的,只是以不同构件为机架得到两种机构的形式。根据这些概念,左旋型和右旋型BNT机构,采用交错角锐角给出了统一的结构参数方程和含相邻杆内角表示的闭环位移方程。这种交错角为锐角的统一参数方程,简单,直观,便于应用。研究强调并补充了相邻杆的交错角不能在作用区间的同一象限选取的一个必要的约束条件。

基于移相补偿的两相交错并联LLC均流技术

两相交错并联LLC具有降低输入、输出纹波的能力,但实际使用中难以保证每相谐振元件参数一致,参数差异会使交错并联谐振变换器输出无法实现均流。为此,该文提出了一种通过移相补偿电压增益的两相交错并联LLC变换器均流技术方案,该方案通过检测两路谐振变换器的输出电流,对输出电流大的一相进行移相控制来实现均流,同时根据移相相位大小计算两路LLC变换器驱动之间最优的交错角度,从而使输出电流纹波的抑制效果达到最佳。最后,在理论的基础上仿真验证了该方案的可行性。

基于移相补偿的全桥LLC谐振变换器交错并联技术

LLC谐振变换器具有高频化、高效率和高功率密度的优点,近年来已被广泛应用。但由于电路本身的特点,输出电流纹波较大,需要多个输出滤波电容并联,这给系统的体积和应用场所带来了一定的限制。为解决这个问题,可采用交错并联技术,但是谐振元件参数存在的偏差,使得LLC谐振变换器并联时输出电流无法均分。为此提出一种适用于全桥LLC谐振变换器交错并联的均流控制方案,输出电压由脉冲频率调制(PFM)控制,因谐振元件参数偏差引起的负载不均流,由移相调制(PSM)补偿,并根据移相角的大小,动态调节两路LLC谐振变换器之间的交错角,进一步减小输出电流的纹波。在理论分析的基础上,设计并制作一台实验样机,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

压力容器内外交错分布裂纹的相互作用分析

压力容器在制造、安装以及使用过程中都有可能产生裂纹,这些表面裂纹会随着容器的使用而发生扩展甚至破裂,严重影响了压力容器的使用安全性。因此开展了对压力容器内外壁表面裂纹相互作用的研究。通过使用ANSYS有限元分析软件,建立内压作用下含裂纹压力容器模型,分析了不同倾角以及交错角情况下裂纹应力强度因子的变化规律。发现单裂纹应力强度因子随倾角的增大而减小;内外壁双裂纹的相互影响作用随交错角的增大而减小。研究对含角度双裂纹相互作用下的失效评定具有一定的意义。

论文摘要

小交错角准双曲面齿轮传动几何设计与啮合特性研究.空间小交错角准双曲面齿轮传动克服了极端几何尺度下动力传递所需复杂机构导致的效率低、成本高、安装空间狭小等关键问题,在航空航天、舰船、车辆等领域具有广泛应用。

中压大容量三重化三电平直流变换器冗余容错控制

三重化三电平直流变换器适用于高压直流输入、大电流直流输出的应用场合,其多模块交错并联组合的特点可有效提高系统工作的可靠性。为了切实体现这一优点,需实现该系统的冗余容错运行。首先从理论上分析交错角对系统冗余容错运行的影响,计算得到交错角的最佳值;继而提出一种电压电流双闭环PI控制加实时调节交错角的冗余容错控制策略,该控制策略依托于变换器的光纤环网通信分布式控制系统,保证了各模块的对等独立和功率均分,实现了变换器的冗余容错运行。最后通过一台MW级样机验证了所提控制策略的正确性和有效性。

非对称翅片管换热器传热和阻力特性的数值分析

基于COMSOL软件建立了一种非对称翅片管换热器的三维模型,对空气侧的流动和传热特性进行了数值研究,与平直翅片管换热器进行对比,并进一步分析了不同雷诺数下交错角β对非对称翅片管换热器性能的影响.结果表明:在Re为3 239~9 700内,与平直翅片管换热器相比,非对称翅片管换热器的传热因子增大,平均增大量为13.95%,阻力因子减小,且随着Re增大其减小效果更加明显,平均减小量为4.80%;以MJF作为评价标准,且其他结构参数不变时,β=30°时MJF最大,换热器的综合性能最好.

双侧驱动轴向柱塞马达扭矩脉动分析

为研究新型液压执行元件双侧驱动轴向柱塞马达的扭矩脉动,在考虑配流盘三角槽和闭死角影响的前提下,推导出双侧驱动轴向柱塞马达的瞬态扭矩公式.仿真分析扭矩特性,得出不同内外排柱塞数的奇偶性、交错角、平均扭矩对双侧驱动轴向柱塞马达扭矩特性的影响.结果表明:当内外排柱塞数均为奇数时,扭矩脉动优于内外排柱塞数均为偶数;存在交错角的扭矩脉动较小,内外排柱塞数均为奇数的最优交错角为其理想周期的1/4,内外排柱塞数均为偶数的最优交错角为其理想周期的1/2;内外排平均扭矩相等有利于降低扭矩脉动率;闭死角导致双侧驱动轴向柱塞马达产生扭矩突跳,且闭死角越大,扭矩突跳越明显,但交错角能显著降低扭矩的突跳值.

风电齿轮箱人字行星传动的动态分析

基于齿轮系统动力学和Lagrange方程建立了人字行星齿轮传动系统的弯-扭-轴耦合动力学计算模型,并进行动态分析,分析结果对人字行星齿轮传动系统的设计有指导意义。模型中将人字齿轮当作2个斜齿轮来处理,考虑了左右端斜齿轮之间的交错角,轮系的弹性耦合和负载惯性。通过计算获得系统均载系数关系曲线,进而分析左右端斜齿轮之间的交错角和耦合扭转刚度对其的影响。分析结果表明:在左右端斜齿轮之间的交错角为π/2时,两端的均载效果最好;同时左右端斜齿轮之间的耦合扭转刚度对均载的影响不大。

圆锥滚子贯穿式无心磨削锥面廓形直线性分析

贯穿式无心磨削是圆锥滚子锥面加工的主要工艺方法之一,将砂轮修整成直廓圆柱形,并使滚子沿着与砂轮轴线平行的直线贯穿,是这种工艺的一种常用磨削方法。针对这种磨削方法,分析了获得滚子锥面直线廓形的一种理想滚子-砂轮关系,以及受到刀板制约的实际滚子-砂轮关系。结果表明:该磨削方法是一种近似加工方法,磨削后理论上滚子锥面廓形存在直线性偏差,廓形是内凹的;滚子轴线与砂轮轴线之间存在空间交错角是产生这种直线性偏差的根本原因;滚子半锥角越大,直线性偏差越大;刀板斜面对水平面倾斜角度越大,直线性偏差越小。并推导出了滚子轴线与砂轮轴线空间交错角的计算公式。

斜盘式轴向柱塞泵柱塞运动学分析的一般模型

考虑斜盘式轴向柱塞泵斜盘倾角、斜盘交错角及柱塞倾角结构特征,采用坐标变换法,建立了柱塞泵柱塞运动学分析的一般数学模型.经分析结果表明:斜盘交错角使柱塞运动的相位发生变化;柱塞倾角使柱塞运动曲线呈类简谐规律变化;斜盘交错角和柱塞倾角增大均会使柱塞的位移、速度和加速度最大幅值增大,位移增大可增加柱塞泵的排量,柱塞沿其轴线方向速度和加速度的增大会提高柱塞腔液流瞬时最大速度和柱塞的惯性力;采用负的斜盘交错角时,上下死点偏转角偏转方向与缸体旋向相同为正,推迟柱塞腔预压缩和预膨胀过程,反之则为负,提前柱塞腔预压缩和预膨胀过程;在斜盘变量过程中,上下死点偏转角随斜盘倾角改变而变化,斜盘交错角绝对值越小,上下死点偏转角的变化梯度随斜盘倾角变小而增大,而当斜盘倾角在大排量范围内变化时上下死点偏转角的变化梯度变小;上下死点最大偏转角为90°,此时斜盘倾角为零.

三维错列双波浪锥柱绕流流动特性数值仿真

利用大涡模拟分析了雷诺数Re=3900下间距比为L/Dm=4和5、交错角为α=0~15°的错列双波浪锥柱升阻力特性、流场结构及尾迹干涉效应。研究发现:对于特定间距比L/Dm=4、5,下游波浪锥柱脉动升力系数得到显著提高,在α=10°时较单直圆柱分别提升20.1倍和21.4倍,这主要是由上游波浪锥柱尾涡卷起撞击在下游波浪锥柱的一侧,下游波浪锥柱表面产生周期性的耦合力导致;受上游波浪锥柱两个自由端及其侧面来流与下游波浪柱作用产生的回流区的影响,下游波浪锥柱时均阻力系数显著降低。随着交错角增加,对于间距比L/Dm=4、5,下游波浪锥柱时均阻力系数逐渐接近上游柱,且在α=10°时,时均阻力系数较单圆柱分别降低34.9%和18.8%。涡量图展示了错列双波浪锥柱之间的完全撞击状态,侧面撞击状态和尾流干扰状态;且由于波浪锥柱表面形状的影响,使得流经波浪锥柱后方的尾涡存在明显分层现象,侧面撞击状态相对于其他两种状态能提供更大的脉动升力系数。本文研究结果可为风力俘能结构列阵的布局提供理论支持。

采用仿秋沙鸭翼型叶片贯流风机的气动性能数值研究

为提高空调性能,满足产品节能要求,本文基于叶片仿生设计及叶轮交错角改良开展贯流风机的优化研究。首先,通过逆向工程方法提取了秋沙鸭翅膀40%翼展截面处的型线特征,结合产品的工艺要求设计了贯流风机仿生叶片;然后,采用三维数值计算模型对带有仿秋沙鸭翼型叶片的贯流风机内部流场进行了数值模拟,研究了具有不同叶轮交错角的仿秋沙鸭翼型叶轮对贯流风机气动性能的影响;最后,选取气动性能最优的叶轮交错角为5°的仿秋沙鸭翼型叶轮进行加工测试。研究结果表明:三维数值计算结果能够有效地揭示贯流风机内轴向流动特性,叶轮交错角对叶轮中盘附近流场影响显著;采用仿秋沙鸭翼型叶轮能够改善贯流风机叶轮进出口流动状态,增大叶轮偏心涡强度,提升叶轮做功效率。根据实验结果,与原型机相比,采用仿秋沙鸭翼型叶片的贯流风机在相同转速下风量基本不变。在送风工况条件下,功率最大降幅为3.3%;在制冷工况条件下,功率最大降幅为2.7%,噪声最大降幅为0.3 dB。