一种液压缸变间隙密封结构及流场分析

传统的液压缸间隙密封,因其密封间隙恒定而存在压力升高泄漏随之增大的矛盾。为此,提出一种压力自适应型液压缸变间隙密封结构,在压力作用下活塞中部产生径向弹性变形从而改变密封间隙。基于弹性力学薄壳理论得到活塞径向变形公式,利用ANSYS有限元软件分析了变形区域宽度、厚度等因素对内泄漏和摩擦力特性的影响。结果表明,该密封结构的密封间隙能随压力改变而自适应地变化,从而有效地调节内泄漏,提升密封性能,为设计和制造提供了理论依据。

变间隙密封液压缸活塞变形研究

液压缸采用间隙密封方式相对于密封圈密封方式具有明显的优点,活塞摩擦磨损减小,响应速度快等。在恒间隙密封液压缸的基础上,提出一种变间隙密封液压缸,应用悬臂梁理论和弹性力学叠加原理,将活塞唇边变形量分为径向载荷作用下的变形量与轴向载荷作用下的变形量总和。使用有限元分析软件仿真分析3个唇边长度不同的活塞在不同压力下的径向变形量,同时搭建变间隙密封液压缸内泄漏量测试平台,测试了采用3种活塞的液压缸在不同压力下的内泄漏量。结果表明,当活塞唇边长度小于10 mm时,活塞唇边的径向变形量沿轴向递减;当活塞唇边长度大于15 mm时,活塞唇边径向变形量先增大后减小,且最大径向变形位于唇边中部。在相同油压下,随着活塞唇边长度增长,内泄漏量减小,密封性能越好。

变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。

低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

液压缸是液压系统重要元件,其动静态特性直接影响液压系统正常工作性能。由于具有密封件的第一代液压缸摩擦力大、动态性能差,不适应高频工作的液压伺服系统,制约了液压缸向高速方向发展,第二代间隙密封液压缸采用恒间隙密封技术,摩擦力减小,动态响应提高,但容积效率降低。为此,在第一代和第二代基础上,经过多年努力,研发出无密封件并采用压力自补偿变间隙密封技术的第三代液压缸,通过理论分析、数学建模、仿真研究、试验验证及应用,第三代液压缸动静态性能好,容积效率高,工作寿命长,适用于高频响、高速度的液压传动及液压伺服系统。压力自补偿变间隙密封技术可以推广到其他具有微小变形要求的液压元件中,使制造业和液压技术在创新上前进一步。

液压缸活塞变间隙密封结构形状研究

变间隙密封液压缸的核心部位是活塞唇边,间隙的变化主要体现在活塞唇边变形上。应用弹性力学中悬臂梁结构的应力函数解对唇边变形进行理论分析,推导出了唇边变形公式。利用有限元软件仿真模拟不同的唇边结构在不同压力工况下的变形情况,找到了变间隙密封活塞唇边变形特点和影响因素。比较了实验测试变间隙密封液压缸内泄漏量与理论变形曲线计算的泄漏量,结果显示两者误差在允许范围内,证实了仿真的正确性。

变间隙拉深对圆筒形件拉深制耳影响的试验研究

分析了制耳产生的原因并通过各向异性板料的单向拉伸实验,获得了材料屈服强度沿不同方向的变化规律;采用变间隙模具对DC04、DC05圆坯进行拉深试验,并与等间隙模具的试验结果比较。结果表明,沿屈服强度较小的方向配置较大间隙,沿屈服强度较大的方向配置较小间隙,可以使拉深制耳率显著降低。因此采用变间隙拉深是抑制圆筒件拉深制耳高度的新途径。

变间隙法布里-珀罗干涉式长波红外光谱成像系统

干涉式长波红外光谱成像技术以其独特的工作原理和谱段特性,在众多领域具有广泛的应用前景。为解决仪器小型化、轻量化问题,研究了一种基于变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉仪的新型长波红外光谱成像系统。在分析系统工作原理的基础上,研究了确定F-P干涉腔两反射面的反射率、变间隙干涉腔的楔角等主要参数的理论依据;搭建了实验系统,得到了整个装置对黑体宽波段热辐射的响应;通过将系统测得的聚丙烯薄膜的透过率曲线与高精度光谱辐射计测量结果进行比较,结果显示系统光谱分辨率满足理论设计要求。研究表明:该系统能够有效满足长波红外光谱成像系统的轻便化、小型化的需求。

压边力对变间隙拉深制耳的影响

以圆筒形件为研究对象,运用Abaqus/Explicit的准静态法,分别对直径为Φ80、Φ85和Φ90 mm的DC04钢板变间隙拉深进行仿真,研究了不同压边力作用下圆筒形件变间隙拉深过程中压边力对拉深制耳的影响,得到板料变间隙拉深过程中的压边力-制耳率曲线。仿真结果表明,压边力对变间隙拉深制耳有较大影响,压边力从5 k N增大至10 k N时,制耳率由3. 8%迅速降低为2. 4%,继续增大压边力至15 k N时,制耳率缓慢降低为2. 2%,说明随着压边力的增大,圆筒形件的制耳率先迅速降低再趋于平缓。结合变间隙拉深工艺试验,通过对比拉深工艺试验的制耳率,仿真结果与试验结果吻合较好。

变间隙不接触电极及其测量绝缘材料ε_r和tanδ的技术

针对IEC和我国国家标准即将推行的绝缘材料εr和tanδ测量方法,利用我们自行研制的变间隙不接触三电极系统,研究了相应的测量技术。通过对板材以及薄膜试样的测量,验证了研制的电极系统测量结果的准确性及可靠性,并对测试过程的有关影响因素进行了研究,为正确测量提出了建议。

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔反射率确定方法

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉光谱成像系统获取的干涉条纹承载着目标重要的干涉信息,其正弦性的好坏和调制度的高低直接影响了目标干涉信息的提取。而变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔材料的反射率值是变间隙F-P干涉光谱成像系统的重要性能参数。为提高变间隙F-P干涉光谱成像系统整个系统的性能,从系统干涉条纹的正弦性和调制度两方面约束了变间隙F-P干涉腔反射率值的选取。文中分别建立了干涉条纹正弦性和调制度与变间隙F-P干涉腔材料反射率之间的数学关系,并给出合理地目标函数,以确保干涉条纹正弦性和调制度同时达到相对最佳值时,变间隙F-P干涉腔材料的反射率最佳。此外,搭建了长波红外变间隙F-P干涉式光谱成像系统,采用测量聚丙烯薄膜的光谱透过率实验验证了上述理论分析的正确性。

变间隙粘滞阻尼器的性能分析

基于半主动控制理论,本文提出一种新型的间隙式粘滞阻尼器。通过改变阻尼器缸体内径形成合理的阻尼通道间隙,使阻尼系数具有随位移改变而变化的特性。在幂律流体本构关系的基础上,建立了粘滞阻尼器的阻尼力计算模型。理论计算表明:新型间隙式阻尼器的减振性能显著优于常规间隙式阻尼器。

变间隙法布里-珀罗干涉仪光程差线性分析

对于变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉式成像光谱仪,空间干涉信息是否按光程差等间隔采样,即光程差与探测器像元位置之间是否是线性变化关系,直接决定了光谱数据处理的难易程度。经分析,变间隙法布里-珀罗干涉式光谱成像系统的光程差是干涉仪分光产生的两艾里斑的中心距离的函数,而两艾里斑中心距与探测器像元位置并非一直保持线性关系,与干涉仪楔角的取值有关。研究了不同楔角条件下光程差与探测器像元位置之间的关系曲线,结果表明,在任意楔角下,光程差与探测器阵列像元位置之间均保持良好的线性关系。长波红外变间隙F-P干涉式光谱成像系统与高精度光谱辐射计测得的特征峰位置重合度达100%。

基于变间隙压边的铝板冲压成形工艺优化

针对铝板冲压成形的质量问题,提出了一种变间隙压边的成形工艺优化方法。以某铝制车身内板件为例,将压边圈分块,以各压边块和凹模之间的间隙值为自变量,最小减薄率和最大增厚率为目标函数建立数学模型。首先应用拉丁超立方试验设计方法安排仿真并构造二次多项式响应面近似模型,然后基于Pareto解集的多目标粒子群优化算法得到一组非劣解集,最后从非劣解集中选取一组最优粒子。结果表明,该方法能明显改善铝板冲压的成形质量。

磁流变变间隙动压平坦化加工的工艺及机理

为提高光电晶片的磁流变抛光效率并实现其超光滑平坦化加工,提出其磁流变变间隙动压平坦化加工方法,研究不同变间隙条件下蓝宝石晶片的材料去除率和表面粗糙度随加工时间的变化,并分析磁流变变间隙动压平坦化加工机理。结果表明:通过蓝宝石晶片对磁流变抛光液施加轴向低频挤压振动,其抛光压力动态变化且磁流变液产生挤压强化效应,使抛光效率与抛光效果显著提升。在工件下压速度为1.0 mm/s,拉升速度为3.5 mm/s,挤压振动幅值为1 mm条件下磁流变变间隙动压平坦化抛光120 min后,蓝宝石晶片的表面粗糙度Ra由6.22 nm下降为0.31 nm,材料去除率为5.52 nm/min,相较于恒定间隙磁流变抛光,其表面粗糙度降低66%,材料去除率提高55%。改变变间隙运动速度可以调控磁流变液的流场特性,且合适的工件下压速度和工件拉升速度有利于提高工件的抛光效率和表面质量。

变间隙不接触三电极薄膜材料介电参数的测量

利用自行研制的高精度变间隙不接触三电极系统,研究了在薄膜材料(厚度小于30μm)相对电容率(rε)和介质损耗角正切(tanδ)测量中的相关技术问题,包括试样厚度测量的准确度,薄膜多层总厚度的合理选择,试样与电极间预留空气间隙的大小等.此外,还对两种不接触电极方法(变间隙法和变电容法)作了比较,分析了各自的优缺点及适用范围.研究结果表明,空气介质的变间隙不接触电极方法可成功应用于板材和薄膜试样rε和tanδ的测量,rε的测量值误差可控制在5%以内,tanδ可测到10-5数量级.

变间隙式电容传感器的非线性补偿

变间隙式电容传感器输出电容与输入距离之间为非线性关系,通过几种测量电路的处理后,这种非线性即可得到消除,使得输入与输出之间具备了线性关系,方便了问题的处理。

变间隙密封液压缸活塞唇边变形量数学模型研究

通过对液压缸活塞唇边构建端面受压力的悬臂梁物理模型,应用纵横弯曲理论分别推导出无槽和带槽唇边活塞的唇边变形量数学模型,并通过实例计算2种活塞的唇边径向变形量;利用有限元分析软件仿真分析2种活塞在不工作压力下的唇边变形规律,同时搭建液压缸测试系统平台测量采用2种活塞的液压缸在不同工作压力下的内泄漏量。研究结果表明:无槽唇边活塞的唇边变形近似呈喇叭形,最大变形量出现在唇边端部处,带槽唇边活塞的变形近似呈腰鼓形,最大变形量出现在均压槽处且靠近唇边端部的一侧;在相同工作压力下,带槽唇边活塞较无槽唇边活塞的变形量更大,密封性能更好。仿真分析结果和实验结果均验证了所建数学模型的正确性。

液压缸变间隙密封技术密封机理及泄漏量研究

分析了在液压缸活塞端部加工变形唇边实现压力补偿自适应变间隙密封的密封机理,并基于ANSYS有限元仿真软件对活塞唇边不同受载情况下的变形规律进行了仿真分析。设计了以高精度压力变送器和流量计进行压力和流量实时监测,以Lab VIEW编程和数据采集卡进行数据实时采集、处理并记录的液压缸内泄漏量测试系统。结果表明测试稳定可靠,验证了在活塞端部采用唇边式压力补偿自适应变间隙密封结构是解决当前常规恒间隙密封液压缸内泄漏量大的可行有效的办法。

变间隙密封液压缸密封间隙测量技术研究

为了实现变间隙密封液压缸密封间隙量的测量,以活塞唇边简化为厚壁圆筒模型,以迦辽金位移函数为理论基础推导出活塞唇边的变形关系式,采用Lab VIEW对液压缸密封间隙进行仿真实验,通过超声波测量来验证测量结果,实现对压力、密封间隙、活塞运动位移量的数据采集和数据处理。结果表明:仿真实验和超声波的测量结果的最大误差为7.94%,其密封间隙的测量方法是可行的。所设计的测量系统缩短了测试时间,为变间隙密封液压缸的性能测试提供了理论和实验的支撑。

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。