基于CFD的液压滑阀阀芯均压槽的研究

该文首先对液压滑阀阀芯偏心且倒锥时受到的卡紧力进行数学建模,然后介绍了3种不同形状的液压滑阀阀芯均压槽,并用Fluent软件对阀套与阀芯之间的流场进行模拟仿真.最终分析结果表明,在液压滑阀阀芯上加开均压槽虽然会导致滑阀缝隙泄漏量略有增加,但能有效减少阀芯受到的径向不平衡力,避免阀芯发生卡滞现象.     

梯形均压槽对气浮支承静承载特性的影响研究

为提高气浮支承承载力和刚度,设计了一种梯形均压槽表面节流气浮支承。建立梯形均压槽气浮支承流场的CFD模型,进行数值仿真。研究了梯形均压槽的半径、深度、数目、角度和供气压力对静压气浮支承静态特性的影响规律。结果表明:梯形均压槽可以提高气浮支承的静承载特性;在相同气膜厚度下,气浮支承的承载力随梯形均压槽深度、数目、角度、半径及供气压力的增加而提高;刚度随着均压槽深度、数目、半径及供气压力的增加而增大;刚度峰值所对应的气膜厚度随着均压槽的半径、深度、数目增加而增加。因此,合理设计均压槽可以有效提高气浮支承的静态性能。     

均压槽对空气静压轴承微振动的影响

由于空气静压轴承工作过程中的微振动制约了它在超精密设备中的应用,本文对空气静压轴承的动态特性进行了实验分析,并提出用带均压槽的结构设计来解决上述问题。运用有限元软件对空气静压轴承进行仿真,得到了空气静压轴承的各项性能参数。分析了微振动产生的原因并提出在空气静压轴承工作表面增加均压槽来有效抑制空气静压轴承的微振动的方法。通过实验对提出方法进行了验证,结果显示计算结果与实验具有较好的一致性。实验表明通过增加均压槽的方式可以将轴承微振动降低80%,有效地提高了空气轴承的稳定性和运行精度。本研究为抑制空气轴承微振动和提高整个机床设备精度做出了有益探索。     

均压槽尺寸对空气静压导轨静态性能的影响

引入有限体积法,采用理想气体等温条件下的k—ε模型封闭流动控制方程组,对均压槽尺寸改变条件下空气静压导轨润滑气膜流场分布进行数值模拟,得到导轨工作面压力分布图及承载力、刚度变化曲线,数值模拟结果表明：导轨承载力及气膜刚度随均压槽尺寸的增大而先增大后减小,存在一个最佳值;随均压槽尺寸增大,导轨工作面压强分布趋于均匀;但当均压槽大于一定尺寸时,气膜湍动随机性引发导轨工作面压强不规则分布,易造成偏载、导致导轨性能不稳。该结论为空气静压导轨均压槽设计及导轨系统静态性能的提高提供依据。     

气体径向轴承弹性均压槽力学性能分析

设计了一种新型高刚度动静压气体径向轴承.建立了弹性薄板可变均压槽的数学模型,并通过有限差分法、ANSYS软件分析、解析法等不同的方法对可变均压槽的力学性能进行分析对比.结果表明,利用有限差分法对弹性薄板变形进行数值分析是可行的.     

弹性均压槽空气静压推力轴承的实验研究

用弹性薄板实现的可变均压槽与固定均压槽结合应用的空气静压推力轴承,是作者提出的一种新结构轴承.文中运用空气静压推力轴承性能测试试验台测试空气推力轴承的载荷及气膜厚度.对该轴承的刚度性能进行了实验研究和分析,结果表明,该新型气体静压推力轴承的计方案能够提高轴承的刚度.     

均压槽与静压气体轴颈轴承承载特性的关系研究

主要研究通过开设不同结构形式的均压槽来提高静压气体轴颈轴承的承载能力和刚度,利用加权余量法和有限元离散化方法求解雷诺方程进行数值计算和仿真,针对单排孔和双排孔轴颈轴承,分析不同长度的周向均压槽,以及不同数量、不同位置和不同长度的轴向均压槽对轴承承载能力和刚度的影响规律。结果发现:开设周向均压槽和轴向均压槽都可以提高轴承的承载能力,相比开设周向均压槽,开设轴向均压槽对提高轴承的承载能力更为有效,而且只开设一条或两条轴向均压槽就能显著提高轴承的承载能力,通常将轴向均压槽置于气膜间隙较小的位置时能使轴承的承载能力和刚度最大。数值仿真结果通过试验进行验证,研究结果可用以指导高承载和高刚性静压气体轴颈轴承的设计。     

基于流固耦合的液压阀芯均压槽多目标优化设计

高压大流量换向阀依靠阀芯的移动来实现控制执行机构的运作,合理的设计阀芯上均压槽的尺寸、槽间距与阀芯与阀套间间隙能够降低阀芯与阀套之间的卡紧力与泄漏量。基于ANSYS建立流固耦合三维求解模型,以矩形均压槽宽深比、槽间距和阀芯与阀套间间隙为设计变量,将泄漏量、卡紧力与等效应力作为响应变量,通过建立Non-Parametric Regression响应面模型,分析了设计变量对响应变量的影响。结合多目标遗传算法(MOGA),实现阀芯均压槽的尺寸与分布的优化设计。当均压槽槽宽与槽深比值为0.83,槽间距为1.43 mm,阀芯与阀套间间隙为0.027 mm时,泄漏量与卡紧力能够较小,其值分别为6.05 mL·min^-1和0.28 N,与优化前相比泄漏量降低了25%,卡紧力降低了36%。为阀芯均压槽的尺寸设计提供了参考。     

基于阻抗法的径向均压槽气浮支承承载力研究

为提高气浮支承计算效率,以气浮表面布置径向均压槽的气浮支承为研究对象,提出一种计算径向均压槽气浮支承承载力的阻抗模型,利用CFD数值仿真验证阻抗模型的可行性,并分析均压槽深度、半径及角度对阻抗模型的影响。结果表明：该阻抗模型可计算不同截面形状的径向均压槽和无均压槽2种模型的承载力,且利用阻抗模型计算气浮支承承载力与CFD数值仿真计算结果具有较好的一致性;在气膜较小时,气浮支承表面布置均压槽结构能提高系统的阻抗系数,可有效提高气浮支承承载力;均压槽的深度、半径对系统的阻抗系数影响较大,而均压槽角度对系统的阻抗系数影响较小。     

基于FLUENT的阀芯不同均压槽流场分析

在阀芯上开均压槽用来减少卡紧力的方法已经在实际中得到了广泛的应用。在实际生产应用中一般均压槽有三角形和矩形的。通过FLUENT的对模型压力场和速度场的仿真,可以分别从液压刚度和泄漏的角度来进行对比分析。     

弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析

为了研究影响弹性均压槽空气静压轴承静态特性的因素,基于气固耦合原理,建立弹性均压槽空气静压轴承的耦合控制方程,采用有限差分对控制方程进行离散求解,分别研究供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承静态特性的影响。结果表明:供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承承载力和刚度的影响较大,供气压力越大,轴承的承载力和刚度也越大,但刚度最大时的工作气膜间隙越小;均压槽宽度越大,轴承刚度最大时的工作气膜间隙越大;节流孔直径越小,轴承刚度越大。实验结果和理论计算结果基本一致,验证了数学模型和理论方法的正确性。     

含均压槽静压止推气体轴承的气膜特性

采用ICEM建立含均压槽的静压止推气体轴承的气膜二维计算模型,分析不同供气压力和气膜厚度下的气膜压力、速度分布,并计算不同供气压力和气膜厚度下的承载力和气体质量流量。结果表明:随着供气压力和气膜厚度的增大,均压槽内的气旋现象越来越明显;随着供气压力的减小和气膜厚度的增大,气膜压力趋近于线性分布;轴承的承载力随着供气压力的增大而增大,气体流量随着供气压力和气膜厚度的增大而增大。均压槽是影响气膜压力和速度分布的关键因素,而均压槽内的气旋现象是影响均压槽内部流场的主要原因之一,而随着气膜厚度的增大均压槽的这种影响会而逐渐减小。     

双向均压槽节流静压气体轴承静态特性分析

为进一步优化径向静压气体轴承的静态性能,提出在传统小孔节流的基础上配合开设轴向和周向均压槽的复合节流式静压气体径向轴承。利用Fluent软件对比分析传统孔式节流与不同形式复合节流静压气体轴承的静态特〖JP2〗性,探究均压槽截面形状及供气压力对轴承静态特性的影响规律;利用正交试验探究节流器各结构参数对承载特性的影响。结果表明：复合节流式静压气体轴承在一定程度上提升了轴承的静态性能,其中均压槽以“口”字形布置以及截面形状为矩形时效果最优;供气压力的增大也可提升轴承静态特性;节流孔直径和均压槽深度对轴承静态特性的影响要大于节流孔深度和均压槽宽度,节流孔直径以及均压槽深度的增大均使得承载力与刚度呈现出先增大后减小的趋势。     

均压槽气体静压轴承数值计算与静态性能分析

针对气体静压导轨承载力和刚度较低的问题,在导轨的工作面上设计横截面为矩形的直线形均压槽,分别研究均压槽的尺寸、节流孔的尺寸和个数以及供气压力对轴承静态性能的影响;建立轴承气膜的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,通过仿真计算得到轴承的质量流量,利用差膜计算方法得到轴承的承载力和刚度,...     

考虑星轮个数及间隙的行星传动动态均载特性

为研究星轮个数及间隙对行星传动系统动态均载特性的影响情况,基于集中参数理论,考虑了误差、支撑刚度、载荷及间隙等因素,建立了中心轮浮动式行星传动系统的动力学模型;采用Runge-Kutta数值方法对模型进行求解,建立了星轮个数、间隙与均载特性的影响关系。结果表明,随着齿侧间隙的变化,均载系数快速下降后趋于平缓,且齿侧间隙具有补偿作用,减弱了行星轮增多导致的分配不均现象,提高了系统的均载特性;随着支撑间隙增大,均载系数几乎以恒定速度快速下降后保持不变,且支撑间隙使得系统处于浮动传动状态,具有较好的均载特性;小转矩时,系统对间隙敏感程度高,可以有效缓解误差所引起的分配不均问题;随着转矩增大,误差激励受到抑制,均载性能提高。     

螺旋槽气膜密封微间隙流场的三维数值模拟

根据端面、柱面气膜密封的结构特点,建立端面螺旋槽与柱面螺旋槽气膜密封三维数值分析模型,基于有限体积法利用Fluent软件对端面、柱面气膜密封三维流场特性进行数值模拟研究.与试验结果和相关文献的算例比较验证了该三维数值模拟方法的正确性,为进一步进行密封界面表面状态模拟分析及气膜密封的设计应用提供了理论基础.     

带有圆周方向均压槽的静压气体止推轴承的气锤自激

通过开设均压槽,可以增加静压气体轴承的承载能力和刚度,但是如果气体轴承的均压槽等参数设计不合理,会出现一种振动现象——气锤自激振动,尤其是设计高压重载气体止推轴承时。针对常用的圆盘止推气体轴承,建立轴承活动件的动力学方程,再运用小扰动方法和流量连续性方程得到了气锤自激振动的稳定性判别方程。通过求解稳定性判别方程,发现供气压力越大,自激振动的倾向性越强;气膜间隙在一定范围内容易引起自激振动;节流孔直径越大,自激振动的倾向性越强;当止推轴承的外径和内径的比值比较小时,容易发生气锤自激。通过计算得到了不发生气锤自激振动的轴承设计参数,可用于高压重载气体止推轴承的设计。     

具有均压槽的孔式供气空气静压轴承设计

建立了具有均压槽的孔式供气空气静压轴承模型,提出了一种均压槽边界处理方法.以该方法理论计算结果为指导,设计了一套小型的具有均压槽的孔式供气空气静压轴承.对该轴承进行的性能测试表明:径向跳动小于0.1 μm,径向刚度约为20～30 N/μm.     

间隙密封液压缸的活塞卡紧力分析

该文以某间隙密封式液压缸为研究对象,运用CFD方法,借助FLUENT软件对偏心状态下三种不同平衡槽活塞进行卡紧力分析。仿真结果表明:开矩形槽时,活塞的液压卡紧力最小。     

叶顶小间隙和周向槽耦合作用对轴流压缩机性能的影响

以单通道轴流压缩机rotor37为研究对象,合理设计了叶顶小间隙和周向槽,采用数值计算的方法,研究叶顶小间隙和周向槽耦合作用对轴流压缩机性能的影响.计算结果表明,可以在不降低效率的同时,有效地扩大压缩机的稳定裕度,提高压比.在此基础上,对其机理进行深入分析,认为适当减小间隙可以有效降低叶顶泄漏流,提高效率.周向浅槽由于增加径向流动,增加了损耗,但是可以改善压比和稳定裕度.两者的耦合作用,可以在不降低效率的同时,有效地扩大压缩机的稳定裕度.