基于AMESim的多液缸合流式压裂泵流量脉动特性研究

传统的机械式压裂泵存在冲次高、冲程短、曲轴易于失效等问题,为此,提出了一种多液缸合流式液压驱动压裂泵,并对其产生流量脉动的机理进行了研究。首先,详细阐述了多液缸合流式压裂泵的工作原理,基于液压流体力学等理论,建立了多液缸合流式压裂泵的数学模型,并进行了理论分析;其次,采用AMESim仿真软件搭建了多液缸合流式压裂泵工作仿真模型,选择了合理的仿真参数设置,进行了变负载压力下的仿真研究;最后,对液压动力传递链中的活塞-柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出流量和压力脉动特性进行了研究,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明:在25 MPa工况下,多液缸合流式压裂泵的输出压力和流量脉动率分别为36.8%和20.61%,冲次只有42次/min,符合实际工况;多液缸合流式压裂泵输出流量脉动的主要原因是各组液缸的频繁换向、泵送行程和吸入行程的切换,导致活塞-柱塞做减速停止运动和加速启动运动。

液压油缸等离子弧表面淬火工艺

液压油缸作为液压机的液压执行元件,通过往复运动,输出压力和速度。因此其柱塞杆、活塞杆既要具备表面高硬度、耐磨性和疲劳极限,还要求心部具备高强度、韧性和塑性。为了满足柱塞杆、活塞杆技术性能要求,需对其外圆表面进行淬火处理。为此,改变常规采用的感应加热表面淬火工艺,率先采用等离子弧表面淬火工艺,在卧式车床上对大直径油缸柱塞杆、活塞杆进行表面淬火,取得了满意的效果。

基于RBF网络自适应滑模的非对称泵抗扰控制

针对非对称泵样机变排量试验中柱塞对斜盘冲击引起明显的斜盘角度波动现象,以及理论推导的控制系统模型存在误差问题,提出采用鲁棒性较强的RBF网络自适应滑模算法进行变排量抗干扰控制。非对称泵配流盘具有3个不同的串联配流窗口,柱塞经过配流窗口产生不对称的冲击力作用于斜盘,其可视作干扰信号。通过Simulation X和Simulink联合仿真,对比在40 Hz下的变量阻力矩作用下常规PID控制、普通滑模控制和RBF网络自适应鲁棒滑模控制的斜盘摆角响应特性。仿真结果表明:采用RBF网络自适应鲁棒滑模控制,其柱塞腔压力峰值和斜盘摆角的脉动相对于PID控制分别降低了5%和39%,相较于普通滑模控制分别降低了2.51%和4%,其流量的波动与斜盘摆角一致。抗干扰控制算法提高了系统的动态响应特性,削弱了系统的抖动。

高压轴向柱塞泵缸体抗空化结构分析

针对高压轴向柱塞泵缸体内油液空化现象,分析缸体倾斜式柱塞腔和腰形孔抗空化结构对空化的抑制情况。基于Pumplinx仿真分析平台,对柱塞泵工作过程中缸体柱塞腔内气体体积分数进行仿真分析,分别探究缸体柱塞腔倾斜角度和腰形孔倾斜角度对空化的抑制情况;通过Kriging插值预测已知参数邻近未知参数,解析抗空化最优结构参数。结果表明:缸体腰形孔和柱塞腔倾斜最优角度分别为75.3°和9°,柱塞腔内气体体积分数分别降低了1.2%和1.7%。

轴向柱塞泵球面配流副可靠性评估

球面配流副结构紧凑、承载面积大、抗倾覆力矩能力强,是高压大流量柱塞泵常用结构之一,其可靠性评估是柱塞泵可靠性的关键部分。提出一种对柱塞具有一定倾斜角度的球面配流副的疲劳裂纹和磨损退化的可靠性评估方法。建立球面配流副油膜的分布模型,获得内外密封带的压力表达式,实现配流副的受力分析。通过球面配流副ANSYS仿真模型并分析缸体薄弱环节,基于Miner准则对缸体进行疲劳可靠性分析。基于逆高斯理论计算球面配流副的磨损可靠度。最后将疲劳可靠性和磨损可靠性相结合,研究其整体可靠性。研究结果表明:柱塞倾斜的轴向柱塞泵的球面配流副的最薄弱环节为高低压腔孔交界的尖角处,在给定的应力条件下,存活率为50%时,该设备的最低循环次数为4.839×109次,缸体寿命为31 839.52 h;整体应力循环次数的数量级与疲劳和磨损可靠性中循环次数数量级较低的一致,因此在多种可靠性相结合时,整体可靠性降低。

Ni+WC基粉末激光熔覆对柱塞组织和硬度的影响

采用Ni+WC基粉末激光熔覆对严重磨损的高压水除鳞机用柱塞表面进行修复,利用光学显微分析和扫描电子显微分析方法,对熔敷层、结合层和基体进行显微组织观察及能谱分析,并测定了不同区域的显微硬度。结果表明:国外试样的基体是铁素体和奥氏体组成的双相钢,过渡层为Ni25、熔覆层为Ni60+WC的试样,熔覆层的组织分布均匀,熔覆层有大量的WC质点分布,显微硬度值较高,峰值硬度为1000HV。

Z12V190B型高速四冲程柴油机节能型油泵柱塞设计

基于Z12V190B型高速四冲程柴油机工作过程优化的结果 ,设计出应用于该机型的新型柱塞。进行了新柱塞和原柱塞喷油泵油耗对比试验 ,得出新型柱塞喷射系统的正常工作性能 ,表明达到设计要求 ,为柴油机节能奠定了基础。

斜盘式轴向柱塞泵滑靴运动学特性分析

为了分析斜盘式轴向柱塞泵滑靴运动过程中的空间姿态及运动学特性,建立了滑靴空间姿态运动学模型,分析了不同缸体孔分布圆直径、不同斜盘倾角下滑靴轴向沿斜盘表面的运动规律,给出了压盘装滑靴颈部的圆孔直径及其孔心分布圆直径的设计依据,为高压柱塞泵性能优化及关键零件的寿命分析奠定了理论基础。

水压径向柱塞泵密封和传动结构的改进

针对径向柱塞泵密封结构不完善导致的严重泄漏,以及偏心轴驱动时,滚道环与滚子呈线接触,接触应力较大、滚道环容易发生点蚀等问题,提出解决方案和改进措施:用两道组合密封圈解决水泄漏到主轴箱及主轴箱润滑油向外泄漏的问题;采用向心圆柱滚子轴承代替滚道环,同时摆靴与滑柱采用销轴铰接,使轴承外圈与摆靴形成等半径弧面内接触,显著降低了接触应力,改善了传动受力状态,避免了滚道环点蚀问题。

新型柱塞式摆盘发动机力学特性分析

传统的活塞式摆盘发动机由于和摆盘连接处的受力和约束条件的复杂性,都没有从根本上解决此处振动噪声过大的问题,为了降低鱼雷发动机噪音,提出了一种新型柱塞式摆盘发动机。介绍了该新型发动机的基本结构与工作原理,分析了其力学特性,包括柱塞相对于缸体及摆盘的运动规律,在柱塞受力分析的基础上建立了柱塞的力平衡方程,结合柱塞式发动机的结构推导了柱塞最小含接长度与柱塞总长之比的关系式,为新型柱塞式摆盘发动机的结构设计提供了理论依据。该发动机在摆盘上没有约束机构,柱塞在工作过程中产生自转,可以起到改善润滑、减小摩擦和降低噪声的作用。

柱塞倾斜轴向柱塞泵运动特性多体仿真

柱塞在缸体内的运动规律直接影响柱塞泵的动态性能和工作寿命,为了了解倾斜角布置柱塞式轴向柱塞泵的运动特性,结合理论分析和基于软件ADAMS的多体动力学仿真方法,研究了柱塞球头部位中心的轴向运动规律和圆周运动规律,以及柱塞微运动对上述运动规律的影响,通过对柱塞吸压油过程运动特性的分析,更加直观地了解了柱塞在柱塞腔内的运动状态,可了解泵启动阶段运行的平稳性,研究工作也有利于缩短泵的研制周期。

大排量径向柱塞泵主要结构参数及流量脉动研究

对800m L/r径向柱塞泵主要结构参数的选取进行了全新的设计计算,建立了瞬时理论流量的数学模型确定了主要结构参数;分析了不同参数对径向柱塞泵流量脉动的影响并计算出脉动系数,分析结果表明对于大排量的径向柱塞泵利用几何相似的有关系数进行计算已经不适用。该文对大排量的径向柱塞泵的系列化有一定的参考价值。

通轴式双排轴向柱塞泵流量脉动影响因素

在研究柱塞泵流量脉动的基础上,设计了通轴式双排轴向柱塞泵,建立通轴式双排轴向柱塞泵流量数学方程,对不同柱塞数目和分布等结构参数的柱塞泵流量脉动进行研究,得到通轴式双排轴向柱塞泵的流量脉动变化规律.以流量不均匀系数低为目标,得到低流量脉动率的柱塞泵结构参数指标.

喷油泵测试台在电控柴油机故障诊断中的应用

喷油泵是确保电控柴油机供油压力达到135 MPa,符合国Ⅲ以上尾气排放标准的主要设备。通过柴油机喷油泵测试台,利用专用传感器检测到喷油泵输出的燃油压力、温度和流量等参数,经过A/D转换以后,输入到PC机,并由柴油机喷油泵专用测试软件对喷油泵的密封性能和SCV阀的响应性能进行分析和测试,最后对经过检修后的柴油机喷油泵的工作性能进行准确评价,并且试车成功。因此,在柴油机喷油泵的检修过程中,正确使用喷油泵试验台,对于提高电控柴油机的诊断水平和使用效率具有重要意义。

残留容积对柱塞泵容积效率的影响

为提高柱塞泵的工作效率,研究了残留容积和柱塞副间隙对柱塞泵效率的影响.通过理论分析发现由于多缸运作,减小残留容积可以有效地提高柱塞泵的容积效率,但过多地减小柱塞腔容积,会使得柱塞由于过热而产生"咬死"现象,这个问题通过增大柱塞副间隙可以得到改善.结合状态平衡和流体力学,推导出柱塞副周向摩擦力的受力方程.仿真数据表明,随着柱塞副间隙的增大,其所受周向摩擦力也增大,并且损失了泵的机械效率.因此,需适当调节残留容积来提高柱塞泵的效率.

柱塞式作业机承载能力的计算分析

通过对柱塞式作业机的结构分析，建立了压载、重力、液压作用下柱塞的屈曲微分方程。给出重力与压载、液压与压载下临界压载的解析公式或简便精确的近似公式。利用Ｒｏｎｇｅ－Ｋｕｔａ法求解一般方程，试算临界压载，分析各种因素对作业机承载能力的影响，举例说明各种方法、公式在设计中的适用条件。

新型柱塞配流海(淡)水柱塞泵的工作原理及样机研制

本文介绍了一种柱塞配流海(淡)水轴向柱塞泵的工作原理及其样机研制,并对该样机泵进行了试验研究。试验表明,该样机泵工作非常平稳,噪声低(<75dBA),工作压力可达4MPa,流量为15L/min,容积效率约60%,这在该种结构的泵中是非常难得的。

内循环数字液压缸的设计与计算

设计了一种一体化的内循环数字液压缸。通过设计与计算,发现这种完全一体化的内循环数字液压缸具有一定的可行性,能在工业上推广,给液压传动带来了新的活力。

双侧驱动轴向柱塞马达斜盘结构设计及优化

斜盘是双侧驱动轴向柱塞马达实现液压力平衡的关键零部件之一,能否合理设计斜盘结构对整个马达的性能有很大的影响。基于双侧驱动轴向柱塞马达,引入了新型斜盘结构,分析了柱塞及滑靴运动轨迹对斜盘尺寸的影响。结果表明:各个斜盘斜面的倾角、各排柱塞直径及分布圆直径、滑靴相关尺寸等对斜盘尺寸都有一定的影响,以此为基础采用新的设计方法对斜盘进行设计,并通过实例计算与校核证明该设计方法有效。该研究可为双侧驱动轴向柱塞马达结构设计提供指导。

特钢事业部13MN径向锻造机主缸柱塞修复

介绍宝钢特钢事业部2004年10月从德国SMS-Meer公司引进的13 MN径向锻造机组结构性能。分析主缸柱塞损坏的主要原因是使用工况条件所限,氧化铁易进入主缸柱塞内,加上柱塞的高频动作,很容易造成柱塞工作表面有拉伤,高温高压下会导致漏油。设计修复方案并实施后,可修复损伤的主缸柱塞,并可重复多次修复,大大降低了维修成本和修复周期,保证了生产设备的正常运行。