采煤机用水介质液压盘式制动器摩擦材料的选用

针对水介质液压制动器摩擦材料的选用问题,阐述了材料的摩擦磨损机理;选用了应用广泛的铁镍合金粉末、铜基冶金粉末以及GrMnFeCoNi系高熵合金三种摩擦材料,综合考虑到采煤机的实际工况,设定紧急制动时间为0.7 s时,利用工程有限元对选用的三种摩擦材料进行热结构耦合及制动过程位移变形量进行分析。结果表明:当摩擦材料为铁镍合金粉末时,其制动盘最高温度为263.16℃,最大变形量为8.3921 mm;当摩擦材料为铜基冶金粉末时,其制动盘内最高温度为220.9℃,最大变形量为9.0192 mm;当摩擦材料为GrMnFeCoNi系高熵合金时,其制动盘内最高温度为194.29℃、最大变形量为7.554 mm。通过对比,确定GrMnFeCoNi系高熵合金为最优摩擦材料。

车用水冷式磁流变制动器性能及温升效应研究

针对现有磁流变制动器在制动过程中内部温度急剧升高的问题,提出并设计了一种具有水冷散热功能的车用磁流变制动器,该制动器设有4副制动片,提高了磁场利用率,显著增强了制动器输出力矩,并在制动器内部设有多条冷却流道,对制动过程中产生的温升效应有着很好的抑制作用。阐述了车用水冷式磁流变制动器的结构和工作原理,建立了制动器输出力矩数学模型。采用有限元法对制动器进行电磁场仿真,分析了不同条件下各工作面的磁感应强度分布规律,并对制动过程中的制动器进行热流耦合仿真,分析其在不同条件下的温升效应。结果表明,当外加电流为1 A时,所设计的磁流变制动器输出总力矩可达240 N·m,并且水冷散热结构对制动器整体温升效应有着很好的抑制作用。

高水基液压马达制动装置的设计与校验

阐述了高水基液压马达制动装置的结构和液压制动原理,以TMMRFZ100型高水基液压马达为例,根据液压开启压力、制动扭矩等参数,对制动装置的核心零件摩擦片和弹簧进行设计与校核。经试验验证,所设计的制动装置性能良好,可以很好地满足该型高水基液压马达的制动需求。

双线圈多筒式磁流变制动器散热方式对比分析

针对磁流变制动器工作时内部热量积聚而导致温度升高,从而影响磁流变液的工作性能,甚至导致制动器失效,采用有限元法对磁流变制动器的温度分布进行仿真。首先探究热量来源,建立温度场分析模型,对不同条件下的散热情况进行模拟,分析制动器的散热情况。结果表明,在稳态滑差生热功率为23.4 W时,自然风冷下,磁流变液的最高温度为130℃;强制风冷下,风速分别设置为0.25 m/s、0.5 m/s、0.75 m/s、1.0 m/s时,磁流变液的温度分别为96℃、71℃、60.7℃、54.8℃;强制水冷下,流率为30 ml/min、60 ml/min、90 ml/min、120 ml/min时,磁流变液的温度分别为35.2℃、31.1℃、29.6℃、28.8℃。当制动器在瞬态滑差生热功率为75.4 W下运行时长为1250 s时,三种工况下磁流变液温度最低分别为:130℃,97.5℃,38.3℃;且在强制水冷下流率120 ml/min时,制动器运行到1250 s,趋近稳态。研究结果为磁流变装置的散热方式设计提供了理论参考。

火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟

针对目前对火箭橇水刹车高速撞水研究的不足,采用流固耦合方法进行了数值研究,得到了超空泡、水隆起、溅水、水压力等水形态,获得了水刹车的速度、加速度和阻力系数随时间的变化曲线。研究表明:水刹车刀片和侧板头部形成的超空泡对水阻力影响最大、水隆起影响次之、溅水则基本无影响,水刹车阶梯式入水结构可以有效降低入水冲击力峰值。所采用的方法为火箭橇水刹车设计提供了依据,可为其他相关物体高速入水问题研究提供参考。

高速双轨橇车水刹车强度校核

应用FLUENT软件,对4种工况下水刹车管道压力进行了仿真计算,并应用Workbench软件,对水刹车装置最大受力状态下强度进行了校核。计算结果表明:水刹车装置最大受力状态下结构强度满足使用要求。

火箭橇水刹车高速冲击入水安全性分析

为对其结构安全性进行分析,采用拉格朗日-光滑粒子流(SPH)方法建立了火箭橇水刹车高速入水的冲击动力学有限元模型。计算了水刹车正常入水、阻力管堵塞及倾斜入水时不同吃水深度的结构冲击应力,获得了水刹车结构安全性结果。分析表明:结构钢水刹车在翼刀及阻力管同时入水及阻力管完全堵塞入水时出现塑性变形或破坏,水刹车甚至失去制动能力,建议使用水刹车时采用分阶段入水方式,同时进一步加强结构强度。

线圈水冷式电涡流缓速器磁热分析与试验

我国山区卡车存在长时间下坡制动负荷大的问题,由于液力缓速器成本高和电涡流缓速器持续制动转矩热衰退严重,导致缓速器在卡车上推广缓慢.提出了一种线圈水冷式电涡流缓速器,将发热的缓速器定子和励磁线圈都设计为水冷结构,从而解决了电涡流缓速器长时间制动产生高温导致线圈励磁不稳定、制动转矩衰退等问题.采用电磁仿真的方法分析了缓速器装车前后的静态气隙磁通密度,计算了由于传动轴带来的漏磁磁通,并提出减少漏磁的方法,漏磁比例由21.2%降至3.4%.通过有限元法求解了缓速器定子和励磁线圈的温度场分布,并结合瞬态电磁场解出定子温度场、线圈温度场耦合下的缓速器制动转矩.针对18 t卡车试制了安装在后桥上的线圈水冷式电涡流缓速器样机并进行了台架试验与车载试验,台架试验结果表明缓速器转矩的试验值与仿真值吻合较好,误差在9.7%内,车辆满载试验时,最大减速度为0.61 m/s^(2).

海洋钻井绞车用水冷式制动盘瞬态温度场分析

对海洋钻井绞车用水冷式制动盘,建立了三维瞬态热-机耦合理论模型和有限元分析模型。运用有限元分析软件ABAQUS,对钻井绞车紧急制动工况进行了数值模拟,分析了制动盘瞬态温度场分别在半径方向、周向和不同厚度处的分布特征和变化规律。计算结果表明:紧急制动时,制动盘在径向与周向均存在很大的温度梯度,相比之下,径向的温度梯度更大;制动结束时刻,温度的影响层深度很浅,盘面瞬时温度很高且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域。很高的盘面温度在短时间得不到消散是导致制动盘高温氧化的重要原因。

水刹车冲击塔结构及原理分析

了解冲击对人体产生的影响、人体对冲击的响应及人体的抗冲击耐力极限值,在医学工程界极为重视。在载人航天飞行中,对人体耐受冲击力指标的研究,是确保航天员生命安全的重要课题。但是一般的冲击阻尼介质难以满足人体的冲击试验要求,因此研制以水为阻尼介质的水刹车冲击塔,为生物冲击及生物防护产品冲击试验提供冲击环境。介绍了水刹车冲击塔的结构组成及工作原理。以任意冲击曲线为例,分析了水刹车冲击塔刹车过程中的运动方程及能量方程,得到了在冲击刹车过程中排水面积的变化规律,通过试验验证了理论分析的正确性,试验重复性好、精度高,冲击波形曲线满足试验及国军标要求。水刹车冲击塔可实现多种冲击波形及脉宽要求,是非常理想的冲击试验设备,性能稳定可靠,可调性强,应用范围广。

水冷盘式制动器热疲劳失效有限元分析

针对海洋钻井绞车在连续下钻过程中的制动工况,建立了水冷盘式制动器三维热—机耦合分析模型,运用大型有限元分析软件ABAQUS数值模拟了制动器的制动过程,获得了制动盘表面及内部温度场与应力场的分布特征,并以此为基础分析了制动盘热疲劳失效的机理。研究结果表明:连续制动工况下,制动盘的温度场与应力场相互耦合,两者具有相似的变化规律;周向热应力是形成制动盘表面初始裂纹的主要应力分量,在热应力反复作用下,该初始裂纹发展为粗大的裂纹,最终导致制动盘的断裂。分析结果与实际情况吻合较好,从而证明了该分析方法的正确性和可行性。

水冷式永磁涡流制动装置的仿真与试验

为克服传统永磁涡流制动装置的制动性能热衰退问题,采用水冷散热的方法设计出一种新型永磁涡流制动装置。介绍两种永磁涡流制动装置的结构和工作原理,着重分析水冷式结构的冷却循环特点。为防止出现磁饱和现象,利用有限元法分析电磁场并给出装置的磁场分布图。利用磁路法分析装置静态吸力与磁铁厚度之间的关系曲线。通过拟合试验制动力矩与仿真静态吸力数据,得出制动力矩与吸力近似呈线性关系的结论。对两种装置温度场和制动力矩进行试验比较,给出试验曲线和仿真计算曲线,仿真数据与试验数据吻合较好。试验结果表明,采用水冷散热方式使永磁涡流制动装置保持较低的工作温度,持续工作时未发生制动力矩热衰退,装置的持续工作能力得到很大提高。

水轮机电气制动的制动力矩控制的研究

简述了水轮机电气制动原理,阐明了控制电气制动力矩的必要性,详细分析了电气制动力矩的控制理论,提出了电气制动力矩的变化及控制过程分为2个阶段的观点,并描绘了实施电气制动过程中制动电流和制动力矩随转速变化的特性曲线。

弹性金属塑料瓦的研制与应用

扼要叙述了弹性金属塑料瓦的发展历史，介绍了哈尔滨大电机研究所的弹性金属塑料瓦３从１ＭＨ级、７ＭＮ级，１８ＭＮ级到３０ＭＮ级的研制过程．并给出了不同负荷塑料瓦在电站运行试验的有关性能数据。以及推广应用的可靠性和经济效益．

基于傅里叶变换近红外透射光谱的汽车用无水冷却液和制动液掺水检测

冷却液和制动液是车辆工作过程中非常重要的油品,对车辆的正常运行具有非常重要的作用。在冷却液和制动液中掺水是掺假的主要手段之一,掺水后的冷却液和制动液,其有效成分会减少,从而影响了冷却液和制动液本来的功能,对车辆造成危害,从而影响车辆的正常运行。实现对冷却液和制动液含水率的快速准确检测,是保证冷却液和制动液品质的关键。采用傅里叶变换近红外光谱对不同品牌的掺水的汽车无水冷却液和制动液含水率检测进行了研究。分别采集了3个不同品牌无水冷却液和4个不同品牌制动液在掺入不同含水率(0%,5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%)下的近红外透射光谱,并基于10067~5442cm^-1范围内的光谱进行了研究。不同含水率的无水冷却液和制动液近红外透射光谱存在差异。单个品牌不同含水率的无水冷却液及制动液的主成分分析(PCA)表明不同含水率样本之间存在差异。采用二阶导数(Second derivative)对单个品牌以及包含有不同品牌的无水冷却液及制动液(不同含水率)的特征波数进行了选择,发现不同品牌之间选择的特征波数相近,且单个品牌与包含不同品牌之间选择的特征波数也相近,而经过特征波数选择后波数减少了至少98.67%。基于单个品牌样本的全谱以及包含有不同品牌样本的全谱和特征波数,分别建立偏最小二乘(PLS)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,所有模型的建模集和预测集决定系数均高于0.9,剩余预测偏差(RPD)均高于3,含水率预测模型取得了较好的预测结果。基于全谱的模型预测效果与基于特征波数的模型预测效果相当,表明特征波数选择可用于无水冷却液和制动液中含水率的检测。基于单个品牌样本的模型预测效果与包含不同品牌样本的模型预测效果相近,表明包含品牌差异,建立基于多个品牌的无水冷却液和制动液掺水量的预测模型是可行的。研究结果表明,近红外透射光谱结合化学计量学方法可用于不同品牌汽车无水冷却液和制动液掺水量检测,为研究开发在线检测仪器奠定了基础,也为其他类型的车用液体制品中含水率的检测提供了技术和方法参考。

下土寨分水闸不同开度下的三维水深模拟

结合工程实际建立了下土寨分水闸三维造型,根据水力学理论进行相关边界条件设定,同时对不同来流条件及闸门开度下的下土寨分水闸流场进行三维流动水深模拟分析。结果表明,三种工况下水深的模拟结果与相关资料吻合度均符合工程要求,后两个工况结果有部分出入的主要原因是模型建立时对分水闸前后延伸的距离简化所致。该模型的求解可为该工程段的设计提供理论参考,也可为类似的工程设计提供借鉴。

进口240MW水轮机机组励磁系统改造方案设计与应用

本文介绍了某水电站240MW机组励磁系统进口设备国产化改造方案及其特点。新设计的励磁系统采用背靠背的盘柜布局方式,综合风冷、水冷方式实现励磁系统冷却,并以柔性电制动方式实现电气制动,实现了预期的改造效果。

火箭橇水刹车高速入水载荷特性数值研究

针对火箭橇水刹车高速入水时水载荷大易发生结构破坏的问题,对不同截面水刹车的入水载荷进行了仿真计算。利用流固耦合软件对圆管形和三角形截面水刹车入水载荷进行了仿真研究,计算了6种不同工况下水刹车入水时加速度响应随时间的变化曲线。研究结果表明:三角形水刹车入水载荷较小,能有效降低水刹车入水时橇车结构应力,适用于高速橇车安全回收使用。研究结果可为火箭橇高速水刹车研制提供参考。

海港水域强潮流影响船舶作业条件和总平面布置

详细论述了强潮流对大型船舶出入港口水域航行、靠离泊和操船作业的影响 ,就强潮流流速作用下 ,进出港航道设计、防波堤口门设计、船舶制动水域、船舶回旋水域、船舶靠离泊以及系泊作业条件和有关总平面布置问题提出探讨性意见。同时 ,在研究了船舶运动机理 ,分析总结了国内外各种船舶实验资料的基础上提出了计算船舶在码头前水域制动距离的概化公式以及在强潮流条件下计算港池回旋水域的概化公式。

气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NO x比排放降低7.71 g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20 g/(kW·h)。