检索结果-南通市图书馆

作者：郁程程中国矿业大学

学位级别：硕士

目前重型矿用自卸车使用的都是被动式油气悬架,由于露天矿区道路条件极差,传统的被动式油气悬架难以保证车辆的平顺性。本文基于某重型矿用自卸车平台,提出了一种电磁阀控式半主动油气悬架。建立半主动油气悬架仿真模型,分析其非线性刚... 详细信息

目前重型矿用自卸车使用的都是被动式油气悬架,由于露天矿区道路条件极差,传统的被动式油气悬架难以保证车辆的平顺性。本文基于某重型矿用自卸车平台,提出了一种电磁阀控式半主动油气悬架。建立半主动油气悬架仿真模型,分析其非线性刚度特性与不同驱动电流下的非线性阻尼特性。随后建立矿用自卸车多体动力学模型并设计了基于BP-ADRC的半主动悬架控制器,通过联合仿真分析了不同工况下半主动油气悬架的平顺性。论文主要研究内容如下:（1）基于液压理论与流体力学知识,建立了半主动油气悬架压缩行程和拉伸行程的非线性数学模型,采用MATLAB/Simulink建立半主动油气悬架的仿真模型,通过仿真得到了半主动油气悬架的非线性刚度特性,非线性刚度特性保证了车辆的平顺性,并对不同驱动电流下半主动油气悬架的阻尼特性进行了对比分析,仿真结果表明阻尼力会随着悬架行程速度的增大而增大,随着控制电流的增大而减小,阻尼特性呈现明显的非线性关系,能快速衰减振动。（2）建立了矿用自卸车前桥及转向系统、后桥系统、车架及动力总成系统、车身系统、驾驶室及座椅、悬架系统的三维模型,通过分析各个部件的连接关系,施加相应约束,在ADAMS中建立矿用自卸车多体动力学模型,并结合谐波叠加法拟合了D级随机路面谱,建立了3D随机路面与脉冲路面输入模型,最终建立包含路面输入的矿用自卸车多体动力学模型。（3）对组成ADRC的跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律进行理论推导,建立了二阶ADRC控制器,分析了ADRC的参数整定规律,并针对其参数难以整定的问题,采用BP神经网络对其部分参数进行优化,设计了整车四个半主动油气悬架的BP-ADRC控制器,并在MATLAB中建立了控制器模型。（4）采用ADAMS与MATLAB联合仿真方法,分别在D级随机路面和脉冲路面输入及满载和空载工况下,对ADRC和BP-ADRC半主动油气悬架进行平顺性联合仿真。仿真结果表明:相较与传统被动油气悬架,ADRC架和BPADRC半主动油气悬架能明显降低座椅的振动加速度,提高车辆的平顺性,并且BP-ADRC控制的改善效果要优于ADRC控制。该论文有图63幅,表13个,参考文献92篇。

关键词：矿用自卸车半主动油气悬架多体动力学 BP-ADRC 平顺性

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综掘巷道液压组合支架设计及静力学特性研究

综掘巷道液压组合支架设计及静力学特性研究

作者：程文韬中国矿业大学

学位级别：硕士

液压支架作为煤矿常用的一种超前支护设备,有着维持掘进工作面稳定,保护工作人员安全和保障工作面高效生产的重要作用。本文针对综掘巷道迎头顶板易发生冒顶事故,采用传统的掘进工艺存在掘支失衡等问题,设计了一种液压组合支架,并对其... 详细信息

液压支架作为煤矿常用的一种超前支护设备,有着维持掘进工作面稳定,保护工作人员安全和保障工作面高效生产的重要作用。本文针对综掘巷道迎头顶板易发生冒顶事故,采用传统的掘进工艺存在掘支失衡等问题,设计了一种液压组合支架,并对其力学特性进行了研究。为解决实际工程应用提供了一定的支持。首先针对综掘巷道顶板的力学特性进行了分析,阐述了巷道顶板应力形成原因,在此基础上依据弹性力学的薄板理论,建立了顶板的力学模型,得到了巷道顶板有效支护的判定依据,从而得到了液压组合支架的工作阻力。在梳理清楚液压组合支架工作流程的基础上,设计了液压组合支架的液压控制系统,并借助AMESim液压仿真软件对主要的液压控制回路进行了仿真分析,得到了主要控制回路动作过程中位移、速度、加速度、负载等特性的变化规律,验证了液压控制系统的稳定性。然后根据分析得到的设计参数对液压组合支架结构进行了设计和研究,阐述了液压组合支架顶梁和立柱主要部件的设计过程,并完成了校核工作,并利用ANSYS Workbench有限元分析软件对所设计的液压组合支架进行了各种极端工况下静力学分析研究,得到了液压组合支架整体和顶梁在各种极端工况下的力学特性表现数据。最后通过研制的液压组合支架样机和加载实验台开展了液压组合支架的静力学实验,得到并分析了实验环境下液压组合支架样机在不同工况的力学特性表现,并与仿真结果数据进行了对比分析,验证了所设计的液压组合支架超前支护设备的结构和支护性能的合理性。该论文共有图90幅,表9个,参考文献84篇。

关键词：组合支架综掘巷道液压系统静力学有限元分析

冲击载荷下永磁直驱刮板输送机动态特性及张力控制研究

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冲击载荷下永磁直驱刮板输送机动态特性及张力控制研究

作者：丁志文中国矿业大学

学位级别：硕士

刮板输送机是综采关键设备之一,其安全稳定运转是煤炭开采正常运行的关键。驱动系统是刮板输送机的核心部分,采用低速大扭矩永磁电机直接驱动刮板输送机的传动方式,具有传动效率高、动态响应快、可靠性高等优点。然而,由于煤矿井下环境... 详细信息

刮板输送机是综采关键设备之一,其安全稳定运转是煤炭开采正常运行的关键。驱动系统是刮板输送机的核心部分,采用低速大扭矩永磁电机直接驱动刮板输送机的传动方式,具有传动效率高、动态响应快、可靠性高等优点。然而,由于煤矿井下环境复杂,经常会发生煤壁片帮、刮板链卡死等恶劣工况,对刮板输送机产生了巨大冲击,严重影响了永磁直驱系统的动态特性。因此,有必要对冲击载荷下永磁直驱刮板输送机的动态特性开展研究,并对链条张力做出相应的控制以减小张力波动、降低事故发生率。本文采用理论建模、仿真分析方法进行研究,主要研究内容包括:首先,基于有限元法和Kelvin-Vogit模型建立了刮板输送机的有限元模型,推导了刮板输送机的动力学方程,并对刮板输送机的有限元模型参数、运行阻力和张紧力进行了分析,利用AMESim建立了刮板输送机动力学模型。确定了永磁同步电机参数以及i=0的矢量控制策略,建立了永磁同步电机矢量控制的Simulink模型,利用AMESim和Simulink联合仿真接口建立了永磁直驱刮板输送机机-电耦合模型。其次,利用所建立的永磁直驱刮板输送机机-电耦合模型,仿真分析了其在非定常落煤、卡链工况以及断链工况下的动态特性,结果表明,刮板输送机的张力、速度变化规律基本一致,永磁直驱系统对负载变化响应迅速,较大的负载变化对驱动系统的稳定性造成了较大的影响,应从刮板输送机张力控制和电机驱动优化的角度提高永磁直驱系统稳定性。最后,基于刮板输送机链条张力控制原理,设计液压系统并利用AMESim搭建仿真模型,通过MATLAB/Simulink软件设计了模糊PID控制器,将模糊PID控制器应用于张力控制系统中,联合仿真表明,张力控制系统减小了刮板输送机在冲击载荷作用下的张力波动以及功率不平衡,相较于常规PID控制,模糊PID控制更适合刮板输送机在冲击载荷下的张力控制。该论文有图60幅,表9个,参考文献82篇。

关键词：冲击载荷刮板输送机永磁直驱动态特性张力控制

履带式自移机尾力学特性及防跑偏控制策略研究

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履带式自移机尾力学特性及防跑偏控制策略研究

作者：高永华中国矿业大学

学位级别：硕士

履带式自移机尾是带式输送机的重要组成部分,其稳定运转是煤炭安全掘进的重要保证,具有动态响应快、可靠性高等优点。然而,由于煤矿井下环境复杂,履带式自移机尾经常会面临履带陷坑、爬坡以及车身不平等恶劣工况,严重时会导致整机跑偏... 详细信息

履带式自移机尾是带式输送机的重要组成部分,其稳定运转是煤炭安全掘进的重要保证,具有动态响应快、可靠性高等优点。然而,由于煤矿井下环境复杂,履带式自移机尾经常会面临履带陷坑、爬坡以及车身不平等恶劣工况,严重时会导致整机跑偏。因此,有必要对复杂工况下的履带式自移机尾力学特性开展研究,需求避免自移机尾跑偏控制方法。本文通过结构设计、建模仿真以及现场实验等多种方法对履带式自移机尾力学特性及防跑偏控制策略进行研究,主要研究内容包括:(1)根据掘进面掘进要求对履带式自移机尾整体结构进行了设计,主要包括:行走系统和转载输送系统设计,完成了履带式自移机尾牵引力的计算与校核。基于ANSYS完成了履带式自移机尾关键结构的强度分析。通过对履带行走系统主车架总成的稳定性校核与固有模态分析,验证了其在工作过程中的稳定性与安全性。(2)建立了行走机构的非线性数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建了履带式自移机尾仿真模型,分析了履带式自移机尾的动态特性,得到了履带式自移机尾在偏载力、配重以及复杂工况等因素影响下的跑偏规律。(3)搭建了负载敏感系统液压模型和负载敏感比例多路换向阀液压模型,使用AMESim搭建了履带式自移机尾液压系统仿真模型,开展了液压系统的阶跃响应和冲击响应分析,得到了履带式自移机尾跑偏规律,获得了电流、冲击力、偏载对液压系统马达转速、流量以及压力等参数的影响,得出了履带式自移机尾的纠偏方法。(4)基于MATLAB/Simulink搭建了PID控制器、模糊PID控制器与变论域模糊PID控制器模型,通过与AMESim的联合仿真分析得到不同工况下履带式自移机尾跑偏规律与纠偏方法。通过履带式自移机尾的控制系统实验,实现了变论域模糊PID对履带式自移机尾的防跑偏控制。该论文有图128幅,表22个,参考文献90篇。

关键词：自移机尾动态特性防跑偏联合仿真变论域模糊PID

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低速大排量风能吸功泵输出特性研究

低速大排量风能吸功泵输出特性研究

作者：戴开宇江苏大学

学位级别：硕士

液压泵是液压型风力发电系统的动力元件,其输出特性直接影响风力发电系统的发电质量和效率。针对国内外大排量液压泵的发展现状,本文设计了一种适用于低速工况下的大排量风能吸功泵,并对所设计的风能吸功泵的输出特性及其恒压变量控制... 详细信息

液压泵是液压型风力发电系统的动力元件,其输出特性直接影响风力发电系统的发电质量和效率。针对国内外大排量液压泵的发展现状,本文设计了一种适用于低速工况下的大排量风能吸功泵,并对所设计的风能吸功泵的输出特性及其恒压变量控制方法进行了理论分析与仿真研究,主要内容及成果如下:(1)设计了一种利用双圆柱凸轮驱动多排液压缸、换向阀配流的低速大排量风能吸功泵,并对液压缸、圆柱凸轮、换向阀等主要部件进行结构设计;提出在换向阀阀芯处增加节流槽,减小配流过程中的压力冲击。(2)根据液压缸的运动规律,建立了风能吸功泵的流量特性数学模型,揭示了液压缸交错布置可以减小风能吸功泵流量脉动的规律;考虑油液的可压缩性,建立了单腔室和泵整体的压力特性数学模型,获得了影响风能吸功泵压力变化的主要因素,包括死腔容积、活塞间隙和流量脉动。(3)针对风能吸功泵的结构特点,对其主要运动部件进行受力分析和力矩特性研究,结果表明,液压缸为奇数时,风能吸功泵的倾覆力矩叠加增大,为偶数时,风能吸功泵的倾覆力矩相互抵消;通过理论推导和仿真分析,得出风能吸功泵的阻力矩和输出流量具有相似的波动规律。(4)在最大风能捕获区,主、辅液压缸同时工作可以实现风能吸功泵输入转矩和排量的等比例调节,从而达到风能吸功泵恒压控制的目的,并通过仿真验证了该方法的可行性;在额定功率区,研究了蓄能器的配置方式对风能吸功泵输出压力的影响,研究表明,双蓄能器的配置方式能有效抑制风速变化引起的压力波动。

关键词：风能吸功泵输出特性流量压力力矩恒压变量

变转速条件下油槽结构对液粘传动特性的影响研究

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变转速条件下油槽结构对液粘传动特性的影响研究

作者：吴殿成江苏大学

学位级别：硕士

液粘传动是采用摩擦片间油膜传递动力,通过改变油膜厚度来实现无级调速的一种新兴的流体传动方式,在节能调速领域具有重要的应用价值。目前,国内外学者对液粘传动的机理进行了大量的研究,但尚未研究定转差下被动片转速和油槽结构对液粘... 详细信息

液粘传动是采用摩擦片间油膜传递动力,通过改变油膜厚度来实现无级调速的一种新兴的流体传动方式,在节能调速领域具有重要的应用价值。目前,国内外学者对液粘传动的机理进行了大量的研究,但尚未研究定转差下被动片转速和油槽结构对液粘传动特性的影响。针对以上问题,本文开展了以下研究:建立液粘传动的基本数学模型和摩擦片间油膜数值计算模型,在考虑结构化网格和非结构化网格差异的基础上,进行了数值计算模型的网格无关性验证,最终得到最适合本文数值计算的网格划分方案。采用理论推导和数值计算相结合的方法,研究了定转差下被动片转速对液粘传动特性的影响,研究结果表明:随着被动片转速增大,摩擦片间流体压力分布愈加复杂,转折值减小,非油槽区流体径向速度降低,非油槽区油膜覆盖率下降,传递转矩降低,而流体温升大幅增大。结合数值计算结果,研究了油槽结构对油膜传递动力的影响规律,提出了一种可以提高油膜传递扭矩的方案,即沿着半径增大方向,逐渐减小油槽的宽度和深度。并在定转差变转速条件下,以外径处的油槽角度和油槽深度为变量,研究了油槽宽度和油槽深度在半径方向变化对液粘传动特性的影响。研究结果表明:外径处油槽宽度减小,则传递转矩增大,而温升未增大,外径处油槽角度2?=0.5?时的传递转矩约为2?=4.5?时传递转矩的200%;外径处油槽深度减小,则传递转矩增大,而温升未增大,当外径处油槽深度减小到2h=0.05mm时,传递转矩约为2h=0.2mm时传递转矩的150%。根据实验方案搭建了液粘离合器实验台,实验结果表明:定转差条件下,液粘离合器传递转矩随被动片转速增大而减小;在定转差变转速条件下,外径处油槽深度减小,传递转矩增大,而流体温升无明显变化。

关键词：液粘传动液粘离合器非结构化网格变转速油槽结构传动特性

基于阻尼连续可调减振器的半主动悬架系统控制策略研究

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基于阻尼连续可调减振器的半主动悬架系统控制策略研究

作者：周锐江苏大学

学位级别：硕士

当前,车辆智能控制技术迅猛发展,先进悬架系统搭配有效的控制策略,能显著提升车辆驾乘的安全性和舒适性。悬架控制策略的实施要求车辆悬架系统的核心阻尼调节元件具有高度可控性,并能实现阻尼连续调节。为此,本文搭建了基于阻尼连续可... 详细信息

当前,车辆智能控制技术迅猛发展,先进悬架系统搭配有效的控制策略,能显著提升车辆驾乘的安全性和舒适性。悬架控制策略的实施要求车辆悬架系统的核心阻尼调节元件具有高度可控性,并能实现阻尼连续调节。为此,本文搭建了基于阻尼连续可调减振器的半主动悬架系统,研究其在多种控制策略下,对自身振动抑制的有效性和综合性能提升的改善率进行有益的探索。全文研究要点概括如下:(1)基于CDC减振器结构组成和工作原理的分析,结合其内部油液流向,得出复原和压缩行程的液压回路模型,建立其动力学模型,并通过理论推导得到CDC减振器“阻尼力-工作电流-激振速度”三者之间的数学关系;分析CDC减振器外特性变化规律,得到在激振速度v=0-0.524m/s和工作电流I=0-1.5A范围内,CDC减振器阻尼系数的变化范围为700-2677N?s?m。(2)搭建电液伺服式减振器测试台,完成CDC减振器外特性实验,并与仿真结果进行比较可知:在激振速度v=0.052-0.524m/s和工作电流I=0-1.5A范围内,仿真与实验峰值的误差控制在7.6%-23.2%之间,验证前文动力学模型推导的正确性和仿真模型搭建的合理性;复原行程速度特性实验曲线出现“拐点”(v=0.256m/s,I=0A),是由于CDC减振器内腔油压接近极限,CDC控制阀中的溢流阀逐渐开启进行卸荷所致。(3)搭建典型路面激励模型和1/4车辆2自由度半主动悬架系统振动模型,并对其进行时域和频域特性仿真分析,研究表明:悬架阻尼系数c是影响悬架系统振动特性的最主要因素,调节悬架阻尼系数c可以最有效的改善悬架综合性能,获得最佳的驾乘体验;最后,设计了车辆悬架系统综合性能评定函数H(ξ,ζ),并制定基于行驶平顺性的车辆悬架系统综合性能优劣的评定标准,即在偏重提升车辆行驶平顺性基础上,兼顾其操纵稳定性,使得车辆悬架系统综合性能达到最优。(4)引入PID控制、自适应模糊PID控制和模糊与PID并联复合控制三种控制策略,搭建基于CDC减振器的半主动悬架系统在三种控制策略下的Simulink仿真模型,以阶跃激励信号和所建立的典型路面激励模型作为路面输入,完成时域和频域特性仿真分析,并以所设计的评定函数H和H作为评价方法。分析得出:在同等条件下,相比于被动悬架系统,基于CDC减振器的半主动悬架系统在引入三种控制策略后,车辆悬架系统的综合性能均有显著提升。进一步对比三种控制策略的控制效果可知:基于CDC减振器的半主动悬架系统在引入模糊与PID并联复合控制后,不仅在面对多种不同路面激励时实现了自身振动的自整定和自适应控制,而且在偏重提升车辆行驶平顺性基础上,兼顾其操纵稳定性,将车辆悬架系统的综合性能提升至最优。

关键词：阻尼连续可调减振器半主动悬架系统控制策略评定函数综合性能

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大功率充电连接器冷却系统换热特性研究

大功率充电连接器冷却系统换热特性研究

作者：柯俊江苏大学

学位级别：硕士

充电焦虑是影响新能源汽车发展和普及的主要原因之一,大功率快速充电技术具有功率高、充电时间短等优点,近年来发展迅猛,已成为国际研究热点之一。当大功率充电连接器处于高电压、大电流时,温升会在短时间内迅速增加引起热安全问题,难... 详细信息

充电焦虑是影响新能源汽车发展和普及的主要原因之一,大功率快速充电技术具有功率高、充电时间短等优点,近年来发展迅猛,已成为国际研究热点之一。当大功率充电连接器处于高电压、大电流时,温升会在短时间内迅速增加引起热安全问题,难以满足长时间连续使用的要求。本文设计了一种适用于大功率充电的冷却系统,理论和实验研究了冷却系统的换热特性,主要内容如下:（1）建立了充电电缆生热的数学模型,仿真得到了加载电流、线芯截面积和电缆长度等参数对充电电缆热损失功率的影响规律,设计了一种能快速散热的冷却系统,对冷却系统的流量和温升进行了理论计算和分析,考虑冷却系统的尺寸、重量两个性能指标,对冷却系统整体布局进行了合理布置。（2）基于热力学方程理论推导了充电电缆的传热模型,并建立带有冷却流道的充电电缆三维仿真模型,仿真研究了不同工况下冷却液流量、入口温度和冷却管结构等参数对充电电缆内部温度场分布的影响规律,结果表明:充电电缆温度随着加载电流的增大而升高,随着冷却液流量和冷却管数量的增加而降低,随着冷却液入口温度的降低而降低,当采用中心冷却的布置方式时,充电电缆最高温度降低约16.4%。（3）建立了带冷却回路的大功率充电连接器总热力学模型,仿真得到了冷却系统与充电连接器之间的换热变化规律,研究表明:当冷却系统关闭时,仅由大功率充电连接器进行自然对流散热,充电电缆发热严重且温度分布不均匀;当冷却系统开启,加载电流为600 A时,充电电缆达到热平衡温升为28.9℃,水箱内冷却液温升为23.2℃,以充电电缆温升和冷却液温升为控制对象,提出了一种简单实用的温度控制策略。（4）搭建了大功率充电连接器冷却系统实验台,研究了加载电流及环境温度等因素对大功率充电连接器温升的影响,也验证了冷却系统的快速散热能力和良好的可靠性,实验表明:当冷却系统开启,加载电流为600 A时,充电枪端子部位温升为33.5℃,低于温升指标50℃,在压接部位处引入冷却流道后,压接部位的温升下降了36%,充电枪端子处的温升下降了3%;经过连续10天加载400 A电流的测试,大功率充电连接器平均温升为15.7℃,表明冷却系统具有良好的换热性能同时是稳定、可靠的。

关键词：大功率充电连接器冷却系统换热特性新能源汽车快速充电

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径向间隙可调式磁流变阀设计及输出特性研究

径向间隙可调式磁流变阀设计及输出特性研究

作者：赵呈向江苏大学

学位级别：硕士

磁流变液(Magnetorheological Fluids,MRF)是一种基于磁流变效应的智能流体,主要是由软磁性颗粒、基载液以及表面添加剂组成,其物理性质能够被磁场所控制,广泛应用于半主动、振动控制等领域。磁流变阀是以智能材料磁流变液的磁流变效应... 详细信息

磁流变液(Magnetorheological Fluids,MRF)是一种基于磁流变效应的智能流体,主要是由软磁性颗粒、基载液以及表面添加剂组成,其物理性质能够被磁场所控制,广泛应用于半主动、振动控制等领域。磁流变阀是以智能材料磁流变液的磁流变效应为控制原理设计的一种新型智能液压控制元件,具有无相对运动阀芯,结构简单、响应速度快等优点,拥有广阔的应用前景。因此,本文对磁流变液制备和磁流变阀进行了深入的研究,主要内容如下:(1)论述了磁流变液的工作原理和工作模式,分析了磁流变液制备和磁流变阀的国内外研究现状。根据磁流变液的性能特点,对磁流变液的组成成分进行了分类和筛选。采用基液置换法,制备了多种磁流变液,对比研究了不同单一表面活性剂对磁流变液沉降稳定性和零场粘度的影响,并且得到了每一种表面活性对磁流变液沉降稳定性的作用规律。(2)提出了一种径向间隙可调式磁流变阀,针对其流道间隙结构、流道间隙大小、组成材料、磁路等关键要素进行了优化设计,根据电磁场基本理论进行了磁路计算分析,并对磁路尺寸进行了校核。根据设计的径向间隙可调式磁流变阀结构,建立了三种间隙通道的压降数学模型,并进行了压降计算分析。(3)利用有限元软件Ansoft Maxwell对径向间隙可调式磁流变阀进行了磁场仿真分析,研究了在不同激励电流情况下,输入流量大小、隔磁环大小和流道间隙大小对磁流变阀压降性能的影响。结果表明:1、屈服压降只关于电流变化,与流量大小无关,粘滞压降与流量成正比例关系。2、隔磁环截面长度为7mm、宽度为9mm的径向间隙可调式磁流变阀的压降最大,值为3372kPa。3、压降在不同径向间隙大小下都随着电流的增大而增大,并且径向间隙越小,压降就越大。在径向流道间隙为0.5mm时,压降最大为7095kPa;在径向流道间隙为2mm时,压降最大为2260kPa。(4)设计并搭建了磁流变阀动态性能实验测试平台,对设计的径向间隙可调式磁流变阀进行了压降性能测试,测试了该磁流变阀进出口压降在不同负载和不同径向间隙下随电流变化的规律。结果表明:负载大小变化对产生的压降没有影响;压降在不同径向间隙下都随电流的增大而增大,并且径向间隙越小,磁流变阀产生的压降越大。在径向间隙为0.5mm,电流为1.5A时,径向间隙可调式磁流变阀压降最大,值为5138kPa;把实验结果和仿真结果对比得出:两者变化趋势基本相同,在激励线圈电流较小时,实验结果略低于仿真结果;随着电流的增大,实验结果低于仿真结果的幅度越来越大。

关键词：磁流变液磁流变阀径向间隙可调压降磁场仿真性能测试

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液粘调速离合器油膜剪切空化与传动性能研究

液粘调速离合器油膜剪切空化与传动性能研究

作者：郑旭东江苏大学

学位级别：硕士

液粘调速离合器通过油膜粘性剪切传递动力,在风机、水泵、带式输送机等大型机械装备的调速起动过程中具有显著的节能效果。本文以液粘调速离合器摩擦副间油膜为研究对象,开展了油膜剪切空化试验与仿真研究,并分析了油膜剪切空化对液粘... 详细信息

液粘调速离合器通过油膜粘性剪切传递动力,在风机、水泵、带式输送机等大型机械装备的调速起动过程中具有显著的节能效果。本文以液粘调速离合器摩擦副间油膜为研究对象,开展了油膜剪切空化试验与仿真研究,并分析了油膜剪切空化对液粘调速离合器传动性能的影响,主要内容如下:搭建了液粘调速离合器可视化试验装置,采用高速摄像技术对油膜流动形态进行图像分析,获得了输入转速、油膜厚度和摩擦副表面形貌等对油膜剪切空化的影响规律,试验发现:油膜剪切空化现象发生在摩擦片沟槽内,且在低转速工况下,空化形态表现为单个或多个相对稳定的气泡,随着转速的增加,气泡逐渐增大,并破裂成众多小气泡。考虑摩擦副表面形貌特征,建立了油膜流场数学模型,采用有限差分算法求解了油膜的速度、压力及压力系数,并预测了不同输入转速、沟槽结构及表面粗糙度下油膜剪切空化初生位置,结果表明:油膜剪切空化初生发生在油膜沟槽区上游位置,空化初生面积与沟槽宽度、沟槽深度和表面粗糙度成正比,与沟槽截面参数α、沟槽倾斜角和膜厚比成反比。建立了油膜流场的瞬态三维CFD模型,仿真模拟了油膜剪切空化形态演变过程,分析了油膜流场速度、压力和气液质量传递速率随时间的变化规律,以及转速、入口压力、入口温度、沟槽结构等对油膜剪切空化剧烈程度的影响,研究发现:油膜剪切空化位置与试验和预测结果基本一致;空泡在0.01s内得以迅速发展,随后逐渐趋于稳定状态,且达到稳定状态的时间受转速、入口压力、沟槽结构等参数的影响。基于油膜剪切空化效应,研究了油膜流场的温度分布和传递转矩变化规律,理论与试验分析了转速、入口压力、油膜厚度、沟槽结构等对油膜传递转矩的影响,研究表明:油膜剪切空化效应使得油膜剪切层温度降低,且摩擦片沟槽内的局部高温区域变大;油膜剪切空化越剧烈,转矩降低幅度越大;试验结果与仿真结果基本一致,验证了理论研究的可靠性。

关键词：液粘调速离合器油膜沟槽结构空化效应传动性能