径向柱塞马达受力分析与试验研究

锚杆支护水平制约着巷道掘进速度和安全性。钻架是用于锚杆支护的核心部件,锚护动作是由安装在钻架上的钻箱和锚箱来完成的。要达到井下使用要求,马达性能的好坏对于钻箱和锚箱的影响很大。锚杆支护工况需要钻箱具有低速运转平稳、传递扭矩大等特点,基于实际使用需求对马达做重点研究。重点对径向柱塞马达进行受力分析,推导了马达各个性能参数,并进行了仿真分析。最后对钻箱马达进行性能测试,评价在不同转速的情况下马达所能达到的扭矩和流量。

高压大排量径向柱塞泵定子运动规律分析

为改善高压大排量径向柱塞泵定子-滑靴副摩擦状况,实现泵的精确变量,提出定子圆周方向非固定安装结构。通过滑靴柱塞组件力学特性分析,建立单个滑靴滑动摩擦力矩和11个滑靴摩擦合力矩,求解得到定子角速度变化曲线。结果表明,定子在滑靴滑动摩擦力矩作用下能够运动,且排油区滑靴摩擦力矩大于吸油区滑靴摩擦力矩。径向柱塞泵正常工作后,定子角速度稳定在89.5~90.6 rad/s,呈周期变化,对定子运动起阻碍作用的滑靴个数为4、5交替变换。为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计、提高泵的性能提供一定参考。

外负载对径向柱塞泵滑靴副流场特征和强度的影响

针对高压大排量径向柱塞泵在重载领域出现的滑靴副失效问题,在考虑油液黏温黏压特性的基础上,对滑靴副流体域展开数值计算和流固耦合仿真分析,探讨外负载对滑靴副流体域压力、流速、泄漏以及滑靴结构强度的影响。结果表明:当外负载从1.1×10^(8)N增加到1.2×10^(8)N时,吸油区滑靴副流体域的压力分布和数值基本不变,排油区滑靴副中心油腔压力增大1.5 MPa,流体域油膜的高压区面积增大,油液压力增大了0.05 MPa,油液流速稍有增加;滑靴副油液泄漏主要位于滑靴副边界处,高、低阻尼孔泄漏较小,随着外负载的增大,3处泄漏量都增大,单个滑靴副总泄漏量增大0.05 mL/s;外负载对滑靴强度影响较小,在排油区滑靴最大应力与变形发生在中心油腔处,此处是滑靴结构强度较为薄弱的地方。

表面织构对径向柱塞泵滑靴副摩擦磨损性能的影响

高压大排量径向柱塞泵的承载力较大,而滑靴副是影响该类泵摩擦特性的关键因素之一。开展织构对滑靴副摩擦特性影响的研究,对提升高压大排量径向柱塞泵滑靴副润滑与摩擦特性具有重要意义。为此,以高压大排量径向柱塞泵滑靴副为研究对象,计算了不同形状、面积率、深径比织构的滑靴磨损量。首先,选取了正方形、圆形和三角形共3种形状的织构表面,对织构的深度、形状、面积率进行了定义,构建了滑靴织构形貌影响因素和正交试验样本;然后,开展了10组样本数据的试件摩擦磨损试验,分别以摩擦系数和磨损量为因变量,得到了多因素方差分析检验结果;最后,基于显著性小的因素确定了研究参数,开展了不同形状织构表面的摩擦仿真与试件试验。研究结果表明:织构的面积率对摩擦系数和磨损量影响最大;面积率为9.66%、深度为120μm的三角形织构表面的摩擦系数最小,相比无织构表面下降16%;摩擦仿真所得三种形状织构表面的磨损量排序与试验结果一致;面积率为9.66%、深度为120μm的正方形织构表面的减摩效果最好、磨损量最小,磨损量较无织构表面下降35%,摩擦系数相对无织构下降15.86%。该研究结果可以为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计,改善滑靴副的摩擦磨损特性,延长柱塞泵的使用寿命提供一定的参考。

黏温黏压下径向柱塞泵滑靴副温度分布与泄漏量分析

针对高压大排量径向柱塞泵滑靴副摩擦失效和泄漏问题,以XDP1000型径向柱塞泵为例,对滑靴副温度分布与泄漏量进行了流场仿真和数值计算。首先,根据滑靴柱塞组件运动学特性分析,求解了滑靴偏转角变化规律,并通过建立滑靴副不同通道流量计算公式的方式,建立了滑靴副静压支承特性方程;然后,建立了滑靴副泄漏功率损失和摩擦功率损失模型,求解了滑靴副最佳油膜厚度,并分析了最佳油膜厚度的变化规律;最后,在考虑了油液黏温黏压特性的基础上,通过流场数值计算的方式,研究了滑靴副温度分布与泄漏量随径向柱塞泵工况参数的变化规律。研究结果表明:额定工况下,滑靴副最佳油膜厚度值约为14μm,滑靴副最佳油膜厚度值随着转子转角的增大而增大,随着工作压力和温度的增大而减小;滑靴运动方向侧油膜温度较另一侧高13 K,滑靴副温度值基本不受工作压力的影响,而随着转速的增大而升高;滑靴副阻尼孔泄漏量较滑靴边界泄漏量大0.02 kg/s,而且泄漏量随着压力、转速和油液温度的增大而增大。该研究结论可为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计及优化提供参考。

液压破碎锤活塞横裂机理分析与工艺优化

针对破碎锤中的活塞横裂现象,分析了活塞产生横裂的机理,并提出了一种新的活塞热处理制造工艺。采用硬度计和金相组织显微镜对活塞材料进行分析,得出发生活塞横裂故障部位的材料成分和金相组织符合设计要求,而硬度和硬化层深度低于设计要求。利用ANSYS求解活塞“卡死”情况下的最大应力为1229.8 MPa,超出材料的屈服极限850 MPa,最大应力的位置在活塞横裂处;利用Fluent求解活塞所受的径向不平衡力,在活塞的回油槽中受到的最大径向力为3408 N,最小径向力为10 N,在活塞的进油槽中,最大径向力为15675 N,最小径向力为73 N。结果表明,活塞在径向不平衡力作用下形成的“卡死”现象是活塞发生横裂的主要原因。提出延长活塞的渗碳时间、增加活塞在热处理过程中的校直次数等热处理新工艺,经耐久实验验证,所提工艺可以有效解决活塞横裂问题。

基于ADAMS的内曲线径向柱塞马达性能分析

为确定径向柱塞马达中不同形式的导轨内曲线对马达性能的影响,针对采用相切圆弧作为导轨内曲线的径向柱塞马达,运用数学分析方法求解导轨内曲线的轨迹方程,研究柱塞径向运动情况。同时,根据圆弧曲线导轨的相关尺寸参数,设计可以与之替换的等加速内曲线导轨。通过ADAMS软件构建马达导轨、柱塞盘、柱塞、滚柱的动力学模型,验证等加速曲线设计的合理性。在理论分析的基础上,结合动力学仿真方法,对比两种曲线形式下柱塞运动情况,进而分析不同导轨下柱塞运动规律对马达性能的影响。仿真结果表明:在相同边界条件下,选用不同形式的曲线导轨会直接影响柱塞受高压油液作用时瞬态的加速度变化情况,等加速曲线导轨下柱塞径向运动规律符合预期目标。采用合理的内曲线导轨能降低柱塞对导轨的冲击作用,减小振动,提高马达的稳定性。

双排平衡式盘配流径向柱塞泵的设计与仿真

柱塞泵是液压系统的主要动力元件。针对单排径向柱塞泵工作时存在主轴径向力的受力不平衡问题,提出了一种双排转子-定子交错布置的平衡式盘配流新型径向柱塞泵结构。基于双排平衡式盘配流径向柱塞泵的工作原理,建立AMESim仿真模型,通过仿真分析其流量特性,确定选用双排九柱塞径向柱塞泵进行研究,分析柱塞泵系统压力、柱塞直径以及排角(两排相邻柱塞之间夹角)对主轴所受径向力的影响规律及影响机理。结果表明,系统压力和柱塞直径的变化,对径向力幅值影响较小,但会出现径向力突变,造成主轴变形;随着排角的增大,主轴所受径向力的突变频率和瞬时突变幅值会降低,逐渐趋于光滑曲线。

基于AMESim新型径向柱塞泵设计与性能分析

基于传统径向柱塞泵的结构,通过改变转子与定子的布置方式,设计了一种新型径向柱塞泵。首先,阐述了新型径向柱塞泵的结构和工作原理,利用AMESim软件分析了其流量和压力特性,并与传统径向柱塞泵进行了比较;然后分析了不同参数对新型柱塞泵性能的影响。分析结果表明:与传统径向柱塞泵相比,新型径向柱塞泵流量波动平缓、脉动小,压力特性优于传统径向柱塞泵;增大外负载,泵的输出流量基本保持稳定;增大柱塞数能有效降低流量脉动;柱塞直径和偏心距越大,柱塞泵流量曲线波动幅值越大。

某高速燃气机活塞开裂故障原因分析及解决措施

针对某高速燃气发动机运行过程中发生的质量问题,拆机检查发现其中一缸活塞出现开裂质量的问题,根据该活塞出现的质量问题,并依据质量体系相关文件要求进行归零,建立了以活塞燃烧室开裂纹失效为顶事件的故障树。对故障活塞进行解剖分析,发现活塞内冷却油道径向偏移严重,不符合图纸设计要求,并以此为分析要点,确定活塞内冷却油道径向偏移为此次故障的原因,最后采用对所有活塞采用工业CT全部复检,并对故障和未检活塞进行更换。

基于控制水驱前缘速度的注采井组参数优化方法研究与应用

低渗致密油藏注水开发与中高渗油藏不同,井组见效极其不均衡导致无效注水是造成水驱采收率低的主要原因,有必要形成1套以油井同步见水为目标的注采参数调整方法来指导现场注水调整。结合延长油田低渗致密且油水混储的实际情况,建立了考虑毛细管力作用的平面分区径向流水驱前缘推进数学模型;通过优化注水强度与注采压差,形成了两端注采结构调整方法;定量研究了影响井组均衡水驱的3个关键因素。结果表明:通过调整注采井距和注采压差可有效解决渗透率级差导致的平面水驱不均衡的问题;当f w<60%时注采井距比对井组采出程度的影响较大,渗透率级差为20时对应的最佳注采井距比为1.5~2.0。对于注采井网固定的开发老区,主要通过控制各油井方向的生产压差来控制水驱前缘速度。基于两端注采参数调整方法,将D4430-8井组内注水井注水强度从1.87 m^(3)/(d·m)提高到2.50 m^(3)/(d·m),并通过调整3口油井的泵挂来改变注采压差。调整之后D4430-8井组综合含水由37.80%下降至25.29%,单井平均日产油量增加0.53 t,水驱开发效果明显改善。研究结果对低渗致密油藏注水开发老区改善平面波及效率具有重要指导意义。

比例控制径向柱塞泵性能预测

以JBP-63型电液比例控制径向柱塞泵为例,建立了符合其工作情况的虚拟模型。通过计算机仿真技术对该泵的静态、动态特性进行了预测。该模型结构与实际系统结构相对应,计算结果与试验结果符合,且能显示系统各参数的变化过程和参数调整对系统性能的量化影响。应用结果表明该仿真模型能够对系统进行性能预测和分析,对于系统的设计和参数优化有实际意义。

负载敏感变量泵中负载敏感阀的设计与分析

对电液比例变量泵负载敏感控制系统中的负载敏感阀提出了新的设计方案,并对负载敏感阀进行了结构设计、参数计算和性能分析,应用MATLAB以及MATLAB下的Simulink对系统进行了仿真.理论分析和仿真研究表明该负载敏感阀的结构设计合理、动态响应快、工作稳定可靠.

恒压式径向柱塞泵定子的位移振动特性分析

恒压式径向柱塞泵的工作状态可分为恒流状态和恒压状态,而定子在这两个工作状态下表现出不同的振动频率特性。首先建立了径向柱塞泵定子的动力学模型,然后对其在两个状态下的位移振动频率特性进行分析,并设计振动测试装置对JB32H型径向柱塞泵定子的进行振动试验研究。分析及试验结果表明:无论在恒流状态还是在恒压状态,定子振动具有周期性;由于恒压控制系统的作用,恒压状态下的位移振动频带要比恒流状态下的位移振动频带窄;在恒压状态的频带范围内,恒流状态下的幅值要小于恒压状态下的幅值。研究的结果有助于柱塞泵的振动噪声控制。

径向柱塞泵结构发展概述

通过分析径向柱塞泵的现有产品和知识产权的情况,对径向柱塞泵技术目前国际上的发展状况进行了综述,并总结和分析了目前发展中存在的不足。研究了径向柱塞泵的主要机械结构,即传动系统和配流系统。分别对传动系统和配流系统进行分类,并阐述了它们工作原理。结合世界知名的液压元件制造厂家的产品,对径向柱塞泵设计中的关键问题的解决方案进行了综述。

修正心形线式内曲线径向柱塞马达脉动分析

为设计出输出特性良好的内曲线径向柱塞式液压马达,提出了一种新型的内曲线——修正心形线.该曲线为一条简单、连续、封闭且高次可微的周期性曲线,可解决内曲线马达的内部冲击问题.选用修正心形线作为马达的内曲线,通过理论推导,分析不同周期数和柱塞数对马达相位的影响.相位分析结果表明:马达的脉动情况取决于马达的等效柱塞数.推导了该曲线形式下马达的脉动率通用公式,结果表明,随着等效柱塞数的增加,马达脉动率减小.仿真结果验证了理论分析结果的正确性.

低速大扭矩多作用内曲线径向柱塞式液压马达的发展与应用

介绍了内曲线马达的突出性能,并结合其独特的优点介绍其应用领域。阐述了国内外多作用内曲线径向柱塞式液压马达的发展,提出国内内曲线马达发展遇到的问题,展望了内曲线液压马达的发展趋势。

轴向柱塞泵柱塞副偏心状态油膜特性分析

为了分析柱塞副偏心状态对油膜特性的影响,采用动压支承理论和数值模拟方法,研究在不同柱塞腔压力和缸体转速时柱塞副油膜形态及其变化规律,采用寿命试验台测试液压泵试验件并与理论结果进行对比验证.结果表明:柱塞偏心状态下,柱塞副油膜出现最小厚度值,油膜内部压力高于柱塞腔压力;压油区油膜厚度随压力增加而线性增加,随转速增加而减小,但转速越大,油膜厚度减少量越小,柱塞转过90°时油膜厚度达到最小值;吸油区最小油膜厚度几乎不随转速变化,且吸油区最小油膜厚度小于压油区油膜厚度;柱塞副最小油膜厚度出现位置与斜盘摩擦力方向一致.

电液比例径向柱塞泵负载敏感变量控制特性的仿真

分析了电液比例控制负载敏感变量径向柱塞泵的工作原理 ,利用功率键合图建立了变量控制系统的数学方程式 ,以Matlab下的Simulink建立出系统各元件的仿真模型 .针对泵的变量实验结果得到的曲线 ,应用Simulink进行仿真 .通过对该系统的仿真 ,可以清楚地观察到泵的变量控制系统的工作过程和变化状态 ,为各种控制系统的设计提供了简单、方便、实用的计算机辅助设计方法 .

内燃机活塞裙部配缸间隙对裙部润滑影响的研究

本文建立的数学模型主要是结合动力学方程及缸套 -活塞裙部间的流体动力润滑方程 ,采用数值分析方法来研究活塞的二阶运动 ,并从减小活塞裙部摩擦功耗和减小活塞横向运动的角度 ,对活塞与缸套的最佳油膜间隙进行了确定 。