气液联合式冲击器工作状态参数的研究

在气液联合式冲击器工作原理的基础上,构建了冲击凿岩过程中冲击器和岩石力学特性的数学模型,并运用MATLAB和AMESim软件进行了联合仿真,获得了不同氮气室反馈压力、不同工作流量以及不同岩石特性条件下冲击器工作状态参数的曲线。仿真结果表明:对氮气室反馈压力和工作流量进行调节,可实现冲击器输出冲击能的无级调节;通过冲击系统活塞回弹速度的测量,可实现冲击器凿岩状态的辨识。     

氮爆式液压冲击器系统性能实验研究

采用电子控制的氮爆式液压冲击器是一种新型的冲击器，它具有柔性配流功能。实验结果表明：冲击能和冲击频率可分别根据氮气腔回程压力和回油锥阀启闭延时来分别调整；系统流量大小影响着冲击能和冲击频率的高、低变化；高压蓄能器充气压力对冲击频率有一定影响。     

水压式打桩机冲击器液压系统建模与仿真分析

分析了水压式打桩机冲击器的工作机理,根据功率键合图理论构建了其液压系统的键合图模型。以AMESim软件为平台,搭建了水压冲击器液压系统的仿真模型,通过设置参数,对该模型进行仿真,得到了冲击活塞和阀芯的运动曲线,继而分析了活塞和阀芯的位移、速度、加速度随时间的变化规律。通过依次改变流量、溢流阀调定压力、活塞质量、前腔阀口开口长度和中腔阀口开口长度等参数,仿真分析了各参数对冲击性能的影响规律。结果表明：水压式打桩机冲击器液压系统流量达到额定值后,继续增加流量不能有效提高冲击性能;设置较高的溢流阀调定压力能充分利用输入水压能,显著提高冲击性能;活塞质量增大会降低冲击性能;增大前腔阀口开口长度可以提高冲击性能;增大中腔阀口开口长度反而使冲击性能降低。研究结果为水压式打桩机冲击器结构设计与优化提供了理论依据。     

液压冲击器冲击性能的影响因素分析

针对气液联合式液压冲击器,分析了工作参数对其冲击性能的影响。选取冲击活塞质量、后氮气室的压力和容积、蓄能器的压力和容积为主要因素,在液压冲击器理论分析的基础上,建立冲击器整体仿真模型。引入正交试验法,选取L16(45)正交表得到16组数值试验方案,进一步由极差分析,得到了影响冲击器主要因素和次要因素。最后,给出优化参数组合。优化参数后的冲击器与原型冲击器对比分析表明:优化后的冲击器冲击末速度提高了3.4%,冲击能提高了7.1%。同时,冲击频率基本不变。     

基于虚拟仪器的液压破碎锤性能测试系统设计

为了测量液压破碎锤的冲击能和冲击频率这两个性能参数,设计了基于虚拟仪器技术的性能测试系统。该系统硬件由破碎锤、传感器、采集卡、计算机组成,软件程序由LabVIEW语言编写。该测试系统能够直接采集冲击器氮气压力、前腔压力和流量的实时数据,并能根据这些数据经数学计算输出冲击能和冲击频率两个关键性能参数。通过在程序框图中增加输出模块还可以输出活塞位移、速度等数据,系统测试的结果表明系统具有很高的精度、可靠性和柔性。     

液压蓄能器应用于摇摆台的仿真研究

蓄能器作为液压系统的重要辅件,其动态响应能力对于改善系统工作性能具有重要作用。为了吸收回路中产生的液压冲击,对摇摆台支撑装置中的液压元件起到保护作用,提高设备使用寿命,针对不同充气压力对于蓄能器吸收压力冲击能力的影响进行了仿真研究。将气囊式蓄能器分为气腔与液腔两部分,在分析工作过程中受力情况的基础上建立了蓄能器的数学模型。根据容腔节点法,利用Simulink建立了摇摆台支撑装置的仿真模型。仿真结果表明蓄能器对于液压系统中产生的压力冲击具有明显的吸收作用。     

水力凿岩机冲击性能实验

为了确定SYYG65型水力凿岩机的最佳工作压力,利用自行开发的水力采掘实验系统,以冲击功率、能量利用率及冲击应力波能量分布矩为性能考核指标,对影响水力凿岩机冲击性能的基本液压参数(工作压力和工作流量)及冲击应力波、冲击频率等性能参数进行测定,分析了水力凿岩机冲击器中工作压力对冲击性能之间的关系,表明:SYYG65型水力凿岩机在7.99 MPa~8.95 MPa工作压力下,达到最佳工作状态:冲击器能量利用率达13%以上(最大13.36%),对应的冲击应力波能量分布矩大于0.647,输出冲击功率大于4.22 kw。     

液压冲击器独立调节能频的控制

冲击能和冲击频率是液压冲击机械的重要输出工作参数;合理匹配冲击能和冲击频率,可适应不同的作业条件,产生最佳工作效果,从而提高生产率和降低成本,扩大其使用范围.为了实现液压冲击器输出工作参数的能频独立控制,提出一种基于压力反馈原理的新型能频独立调节液压冲击器,并且建立系统的非线性数学模型,对其进行计算机仿真,揭示了系统各参数对冲击器工作性能的影响,并对其设计理论和方法进行研究.     

乳化液泵配流机理的理论研究与试验分析

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程；在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上，建立了配流阀动力学模型；以排液歧管过流孔道为控制体积，建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型，将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比，验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明：当该型号泵驱动电机输入频率分别为50， 40， 30 Hz时，上流量脉动率分别为1.25%，1.19%，1.37%，而下流量脉动率分别为1.76%，1.73%，176%；柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击；在吸、排液行程转换阶段，存在流量倒灌现象。     

蓄能器主要参数对液压激振台系统影响的仿真与试验研究

针对液压激振台系统换向时刻压力冲击问题，为了能够合理选择蓄能器参数，有效提高系统的性能，建立并分析了蓄能器及其连接管道的数学模型，利用AMESim软件对相关参数进行了仿真分析，并对该仿真结果进行了试验验证。结果表明：蓄能器接口处的管路长度与直径几乎不会影响系统的响应速率，缩短管长、增大管径可降低压力冲击；蓄能器体积对系统压力冲击影响不明显，但减小体积可有助于提高系统响应速率；蓄能器预充气压力对系统压力冲击影响明显，当蓄能器预充气压力为系统工作压力的80%～90%时，系统压力冲击较低，而且系统的快速性和稳定性表现良好。     

不同气室充气容积对油气弹簧动态特性影响分析

以矿用宽体车前悬单气室油气悬挂缸为研究对象,对悬挂缸非线性动态特性进行了深入分析,建立了悬挂输出力数学模型,搭建了单气室油气悬挂缸AMESim仿真模型;在此基础上研究了工作参数对动载压力随行程变化的影响规律和悬挂系统的缓冲原理。结果表明:初始气室充气容积越大,达到额定动载压力时的行程长度越长;当悬挂行程恒定时,初始气室充气容积与悬挂输出力及刚度呈反比。以某型号悬挂缸为例,当预充气体积为1.25 L,预充气压力为5.2 MPa时,缓冲效果适中,且行程长度不宜超过67 mm。研究为产品设计及其使用寿命提供了理论依据及重要手段。     

气液联合式碎石器建模与仿真分析

气穴是流体机械中常见的一种有害现象。针对气液联合式碎石器中出现的气穴现象以及目前使用的仿真模型均未考虑内油道形状与对应液阻,在分析主运动件及内流道数学模型的基础上搭建了包含局部阻尼损失的整机仿真模型,根据影响气穴的参数类型及对应取值范围设计了正交试验方案,在此基础上进行了仿真分析。结果显示:活塞运动周期基本不受因子及对应水平组合的影响;活塞质量及氮气室初始容积是影响活塞后腔最低压力及冲程最大速度的主要因子,同时后腔最低压力及最大速度均与活塞质量及氮气室初始容积呈负相关;由于回弹力作用,活塞打击钎杆后并未作停顿而是立即加速回程。     

某防暴喷射管管内流场数值模拟

采用流固耦合的方法,基于COMSOL仿真平台对某防暴喷射管内部流场进行了数值模拟,分析了发射管结构和气室初始压强对管内冲击挤压流动过程的影响。结果表明:在气室初始压强为20MPa,战剂容量为10ml的情况下,发射管内径越小,管流阻力越小,活塞运动时间越短,战剂出口速度越小,能量利用率越高;增大气室初始压强能缩短管内流动时间,加快出口速度;锥直形喷嘴结构的突变造成了战剂压强和速度的波动。研究结果可为喷射管的优化设计提供理论依据。     

制动气室推杆行程故障诊断

推杆行程失调会引起客车制动力的损失,使制动力矩减小,针对此问题提出了一种诊断制动气室推杆行程失调故障的方法。分析了气制动系统中的制动总阀和制动气室的工作状态,利用模型对制动气室伸出推杆的行程值进行理论估计,通过判断估计值是否落在规定的推杆有效行程范围内,对系统是否存在推杆行程失调故障进行判断。然后搭建了整车气压制动系统模拟试验台,针对整车制动系统进行制动性能模拟试验,对制动气室的气压变化量进行测量,将归一化后的试验值与理论值进行比较,对气制动系统是否存在推杆行程失调进行了诊断。试验结果表明,该模型能很好地对气制动系统推杆行程失调进行故障诊断。     

基于Fluent的静压支承油膜仿真计算研究

以静压支承结构为研爱对象,利用Fluent工具对整个静压支承结构进行了数值仿真,验证了静压支承油膜的形成。仿真分析的结果表明,初始尺寸的静压支承结构压力油膜能够形成,油腔部分压力场基本稳定,油膜部分压力场逐渐减小：油膜部分流速较大,固定阻尼部分流速变化较大;初始油腔的厚度值较大,会在油腔内部形成涡流;最后根据分析结果对结构尺寸作了局部优化。     

新型芯轴式液压缓冲器设计与流场分析

针对传统液压缓冲器缓冲容量低、压力峰值大、缓冲不平稳等问题,提出一种新型的芯轴式液压缓冲器,并应用数值模拟的方法对该缓冲器进行流场分析。基于流体动力学理论,利用Fluent软件得到了缓冲器在初始状态下高压腔、低压腔和阻尼孔的压力及其差值的变化情况。改变螺距、槽宽和槽深等结构参数,得到了新型芯轴式液压缓冲器的压力及压差变化规律。结果表明:螺距对缓冲器缓冲特性有明显影响;槽宽和槽深对缓冲性能的影响取决于螺距的大小。     

矿用自卸车两级压力式油气悬架特性分析

矿用自卸车具有载重量大、能够在恶劣路况行驶的特点,油气悬架因其刚度和阻尼的非线性特性能较好适应外载荷激励变化,在大型工程车辆中得到广泛应用。为解决单气室油气悬架在车辆重载时刚度过高的问题,设计了一种新型两级压力式油气悬架,并以某型矿用自卸车1/4油气悬架为研究对象,通过仿真和实验对比分析了单气室油气悬架与两级压力式油气悬架在通过路面障碍物时的系统输出特性。结果表明:通过高度120 mm的路面障碍时,与单气室油气悬架相比,两级压力式油气悬架的油缸峰值压力降低了12.54%;活塞压缩行程的最大位移增加了37 mm,这将更有利于保持车身姿态,提高防侧倾能力;车辆振动的加速度峰值降低了26.10%,功率谱密度峰值降低了27.52%,车辆行驶平顺性得到明显改善。     

液压缸活塞杆密封的泄漏量计算

根据液压缸内外行程时有杆腔油压的变化,并考虑到由活塞杆运动引起的拖曳压力,利用有限元软件AN-SYS计算了密封面上的接触压力分布,求得了外行程油液侧的最大压力梯度、内行程大气侧的最大压力梯度,从而算出了液压缸一个往复运动周期的泄漏量。计算结果表明,O形圈压缩率增加时,密封效果更好,内外行程速度比增加时,泄漏量也随之减少,当外行程速度为1 m/s、内行程速度为2 m/s时,活塞杆可将外行程时泄漏的液压油全部带回,从理论上说,液压缸就不会发生外泄漏。     

Piston crevice hydrocarbon oxidation during expansion process in an SI engine

Combustion chamber crevices in SI engines are identified as the largest contributors to the engine-out hydrocarbon emissions. The largest crevice is the piston ring-pack crevice. A numerical simulation method was developed, which would allow to predict and understand the oxidation process of piston crevice hydrocarbons. A computational mesh with a moving grid to represent the piston motion was built and a 4-step oxidation model involving seven species was used. The sixteen coefficients in the rate expressions of 4-step oxidation model are optimized based on the results from a study on the detailed chemical kinetic mechanism of oxidation in the engine combustion chamber. Propane was used as the fuel in order to eliminate oil layer absorption and the liquid fuel effect. Initial conditions of the burned gas temperature and in-cylinder pressure were obtained from the 2-zone cycle simulation model. And the simulation was carried out from the end of combustion to the exhaust valve opening for various engine speeds, loads, equivalence ratios and crevice volumes. The total hydrocarbon (THC) oxidation in the crevice during the expansion stroke was 54.9% at 1500 rpm and 0.4 bar (warmed-up condition). The oxidation rate increased at high loads, high swirl ratios, and near stoichiometric conditions. As the crevice volume increased, the amount of unburned HC left at EVO (Exhaust Valve Opening) increased slightly.