轴线倾斜对推力锥润滑特性的影响及修形参数优化研究

推力锥可抵消斜齿轮啮合所产生的轴向力,简化齿轮箱结构并提高其传动效率,但由于制造和装配等导致的推力锥转子轴线倾斜,严重恶化了推力锥的润滑性能。为探究转子轴线倾斜对推力锥润滑性能的影响以及改善推力锥润滑性能的方法,建立考虑轴线倾斜和锥面局部修形的推力锥点接触热弹流润滑分析模型,研究典型工况条件下轴线倾斜和修形参数对其润滑性能的影响。结果表明:随着转子轴线斜率的增大最小油膜厚度显著降低,锥面两端修圆后最小油膜厚度显著增加,在轴线倾斜较为严重的条件下,锥面修形后的最小油膜厚度增加了150%。通过修形参数的优化分析发现,典型工况条件下推力锥修形宽度占比宜取0.2~0.35,修形深度宜取2~8μm。研究结果对推力锥的设计和优化具有一定的工程借鉴价值。

ST型缓冲器推力锥锻造成形过程仿真与实验

分析了推力锥的锻造工艺性,提出了相应的锻造工艺方案,采用金属塑性成形仿真软件DE-FORM-3D模拟了推力锥的锻造成形过程,利用仿真优化结果进行了生产试制,实现了推力锥锻造工艺的开发。通过论文的研究,得到以下结论:(1)生产试制结果表明,论文提出的锯切下料、空气锤上镦粗和预锻、摩擦压力机上终锻的锻造工艺方案可行,锻件无需机械加工;(2)锻件产品检验结果表明,采用论文提出的锻造工艺生产推力锥,其锻件壁厚差在1.5mm以内的达100%、摩擦面的平面度低于0.7mm;(3)对于推力锥类薄壁、深腔锻件,控制其壁厚差的关键技术为精备料、准定位、快成形。

基于仿真技术的推力锥锻造工艺开发

以推力锥锻造成形工艺开发为目的,分析了推力锥产品锻造工艺的可行性,提出了2种锻造工艺方案,利用金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D,对2种工艺的推力锥锻造成形过程进行了仿真.通过工艺优化,提出了精备料、准定位、快成形的推力锥锻造成形新工艺,即锯切下料、空气锤上镦粗及预锻、摩擦压力上机终锻的推力锥锻造工艺.通过生产试制及产品检测,获得了壁厚差在1.5 mm以内、摩擦面的平面度低于0.7 mm、无需后续机械加工的推力锥锻件.

高供气压圆盘止推气体轴承收缩段设计理论研究

为了实验研究圆盘止推气体轴承气膜间隙中的超音速流动特性,需要保证气膜入口处的气流速度达到临界音速。参考风洞中关于收缩段的设计理论,并结合轴承气膜间隙的流道形状,提出了一种柱对称出流新型双对称收缩段壁面型线的设计方法。利用设计的具有双对称结构的收缩段完成供气孔与气膜间隙的型面过渡,使轴向亚音速来流能够平顺地加速为径向音速气流,并且在气膜入口处该气流具有良好的平稳性和均匀度。数值计算结果验证了理论模型的有效性。

海底静力触探贯入速度的前馈补偿控制

针对海底静力触探(CPT)贯入速度控制目标为2cm/s±10%的技术要求,建立了贯入速度的仿真控制模型,并以地层阻力的抽象仿真模型为干扰激励源对海底CPT系统进行了仿真分析;针对仿真中传统PID控制策略无法消除大幅值斜坡干扰所导致的静态误差的分析结果,利用CPT测试的本质即是采集地层阻力这一特点,提出了将CPT所采集的锥尖阻力和侧壁摩擦力的合力作为前馈控制的输入量的前馈补偿控制方案,仿真分析与现场试验均证明此方案达到了预期的控制目标,保证了2008年9月在南海万山群岛海域开展海底数据采集的顺利有效进行。

有推力约束航天器交会的模型预测制导策略

针对具有推力幅值和方向约束的航天器交会问题,本文提出了基于模型预测控制算法的制导策略。在建立推力幅值约束和方向约束数学模型的基础上,将交会相对动力学模型与约束模型预测控制理论相结合,以离散二次型函数为性能指标,建立了航天器交会的模型预测控制算法。本文分析了影响系统稳定性的三大因素:局部镇定器、终端代价函数和终端约束集。仿真结果证实了算法的有效性和可行性:在推力大小和方向有约束的情况下,实现了追踪航天器与目标航天器的快速交会。

管坯热定心顶锥推力的计算

用解析法和有限元法分析了无缝钢管管坯的热定心过程,得到了在不同工艺条件下的顶锥推力。通过解析法和有限元分析可知:顶锥推力与管坯钢种、定心温度、推进速度、摩擦因数、定心孔大小等有关。所推导的公式及相关计算对热定心设备的选型和模具设计具有理论指导意义。

中心锥对液态燃料旋转爆轰发动机工作过程与性能的影响

为分析中心锥对液态燃料旋转爆轰发动机(RDE)工作特性的影响,在环形阵列式RDE上,以汽油/富氧空气为工质,开展了液态燃料RDE实验研究。测量发动机在不同中心锥位置l/L(l为燃烧室内壁面等直段末端与燃烧室外壁面末端的距离,L为燃烧室外壁面长度)和中心锥锥角θ时的一维推力,分析了推力和燃料比冲的变化趋势。实验结果表明:改变l/L和θ未对旋转爆轰波传播模态产生影响,各工况下旋转爆轰波均为双波对撞模态;受预爆轰管切向喷注孔的影响,双波对撞点无法稳定于预爆轰管出口附近;爆轰波传播速度和频率随中心锥位置的前移呈下降趋势,当l/L=0%、θ=20°时,推力和燃料比冲分别为951.6 N和1151.8 s,为所有实验工况中最大值;随着l/L或θ增大,爆轰产物轴向膨胀距离变短,中心锥头部突扩位置处膨胀波影响增强,外流场中心锥型面约束作用减弱且高温燃气径向膨胀增强,发动机出口高温燃气轴向分速度逐渐减小,发动机推力和燃料比冲逐渐减小;当l/L>25.5%或θ>40°时,受熄爆再起爆和膨胀波增强影响,发动机推力和燃料比冲下降速率增大。

导流锥角度对室内发动机试车台影响的研究

运用计算流体力学的方法,对涡轮发动机室内试车台流场进行模拟,着重研究试车台排气塔引射筒导流锥角度对发动机推力和试车台内流动特性的影响,为试车台的设计和发动机推力的估计提供依据。研究了导流锥角度为30°、60°、90°和120°时试车台流场分布和发动机推力,研究结果表明:引射筒导流锥角度对发动机推力的影响不大;当导流锥为30°和120°时,导流锥附近的流场结构稳定,在径向和轴向的均匀性都较好,燃气和引射空气的掺混效果较好,排气塔总压损失较小。因此建议采用30°和120°的导流锥角度。

基于最优推力锥的级联推力分配算法

推力分配是推力系统冗余配置时航天器姿态控制系统的必备组成单元。针对传统直接搜索法以及单纯形法在分配过程中在线计算量大、工程实现较难的不足,提出了一种基于最优推力锥的级联分配方法。该算法首先进行无约束分配,搜索出实现目标控制量的准最优推力锥,然后用推力器喷气时间上限对无约束问题的最优推力组合进行饱和处理,更新推力器喷气时间上限,计算当前推力组合的控制误差,并作为下一步的目标控制量,更新推力锥,重复迭代,直至控制误差为0或当前目标量的可行锥不存在。文中以空间站核心舱为例进行了仿真,结果显示:与传统单纯形法相比,该方法能在保持计算量优势的前提下,在目标量可实现时能优化推力组合,精确实现目标量;目标量不可实现时,能在可达集内最大限度地实现目标控制量,充分利用了推力系统的控制能力。

车辆变速齿轮的研究热点

为满足客户和法规要求,车辆变速齿轮传动的性能必须不断提高。下面列举了齿轮设计的趋势和车辆变速器的开发方法:变速系误差和齿轮噪声的实验和计算优化;卡车变速器螺旋行星齿轮推力锥技术的开发与应用;船用与轿车变速器渐开线齿轮(斜面齿轮)锥体的开发;齿轮与变速器优化的有限元法。

核电厂高能管道破裂喷射冲击影响区域的分析

核电厂设计中需要考虑高能管道破裂,从高能管道破口处产生的喷射流会对周围的构筑物以及设备产生喷射冲击效应。文章总结了喷射流模型以及喷射锥的计算方法,并选取核电厂某高能管道作为分析对象,针对不同的温度和压力工况,计算了喷射锥几何参数以及破口处流体推力。计算结果表明,随着高能管道内流体介质温度的升高,喷射冲击影响区域显著增大,而压力变化对喷射冲击影响区域影响较小。与喷射冲击影响区域随温度的变化趋势不同,随着高能管道内流体介质温度的升高,破口处流体推力逐渐下降,但下降趋势较为缓慢。文章的分析结果可以作为核电厂高能管道破裂防护设计的依据。

喷气阻尼效应作用下旋转导弹锥形运动分析

研究了喷气阻尼和推力偏斜对旋转导弹锥形运动的影响。建立了考虑变质量特性和喷流影响的旋转导弹姿态动力学模型。将旋转弹姿态动力学方程分为自旋运动和锥形运动两组,用复攻角简化锥形运动的微分方程,分析了自旋转速和锥形运动,推导出准攻角和准侧滑角的解析解,讨论了陀螺力矩、气动力矩、喷气阻尼力矩和推力偏斜对锥形运动的影响,获得了锥形运动稳定的条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。研究表明:喷气阻尼效应增大了锥形运动的阻尼,利于锥形运动的稳定,但对锥形运动的频率无影响;推力偏斜使锥形运动中增加了与自旋同频的受迫振动,为限制受迫振动的幅度应使自旋转速避开慢圆运动和快圆运动的频率,并增大锥形运动的阻尼。研究对旋转弹的喷气阻尼力矩影响分析和总体设计有较大的参考价值。

单缸液压圆锥破碎机止推球面轴承错位研究

在我国矿山、冶金等诸多行业领域中,应用圆锥破碎机较多,单缸液压圆锥破碎机的整体结构和参数更加合理,有效提高了生产效率,后期的维修和养护相对容易,但是不容忽视的是,在单杠液压圆锥破碎机工作过程中,容易出现止推球面轴承错位问题,因此本文针对于此进行深入的研究与分析。

空载工况下CVT锥轮推力平衡原理研究

空载工况下,相同控制压力、变速器速比存在差异,针对该现象,研究了空载工况下推力平衡原理及影响因素。从理论上计算了空载工况下的平衡推力比,通过台架试验,研究了速比、从动缸压力与主动轮转速对平衡推力比的影响。无负载工况下的理论模型表明,平衡推力比与主从锥轮工作包角的比值成比例关系,试验验证了理论模型的正确性。试验表明,速比对推力比的影响较大,推力比与速比呈单调递减的关系,这种关系不受从动缸压力的影响,主动轮转速对推力比的影响可以忽略。研究空载工况下推力比的平衡原理,可为进一步研究无级变速器及金属带之间的传动机理提供了理论与试验依据。