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轨枕螺栓冲击扳手用气弹簧四连杆平衡装置设计

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铁道技术监督 2023年第4期51卷 57-60页

作者：李奕超中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司科学技术研究所新疆乌鲁木齐830011

针对铁路线路养护作业中用于轨枕螺栓松紧的内燃冲击扳手自重大、手持移动不便引起的作业劳动强度大、作业效率低和作业质量得不到保证的问题,利用平行四边形机构和气弹簧,设计一种轨枕螺栓扳手用气弹簧四连杆平衡装置,并建模、装配和... 详细信息

针对铁路线路养护作业中用于轨枕螺栓松紧的内燃冲击扳手自重大、手持移动不便引起的作业劳动强度大、作业效率低和作业质量得不到保证的问题,利用平行四边形机构和气弹簧,设计一种轨枕螺栓扳手用气弹簧四连杆平衡装置,并建模、装配和应用。应用效果表明,在保持内燃冲击扳手竖直姿态的情况下,可实现自重20 kg冲击扳手的上下移动,从而使作业人员轻松完成松紧轨枕螺栓作业,大幅降低劳动强度,提高作业效率。

关键词：轨枕螺栓冲击扳手气弹簧四连杆平衡装置

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多级离心泵平衡装置的性能研究及结构优化

流体机械 2015年第10期43卷 16-20,78页

作者：张炎李双喜蔡纪宁张秋翔马智萌北京化工大学北京100029

采用Fluent软件,对径向柱面间隙密封-平衡盘(GS-BD)、径向迷宫密封-平衡盘(LS-BD)2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明:与GS-BD相比较,LS-B... 详细信息

采用Fluent软件,对径向柱面间隙密封-平衡盘(GS-BD)、径向迷宫密封-平衡盘(LS-BD)2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明:与GS-BD相比较,LS-BD中平衡盘端面间的轴向间隙更小,泄漏率更小,泵的容积效率更高,在有轴向力波动的情况下,叶轮轴系可以更迅速地达到新的平衡状态。此外,进行了LS-BD平衡装置中迷宫密封参数优化分析,研究了迷宫径向间隙、密封腔深度、齿宽、齿数等结构参数对平衡性能的影响规律,得到了各参数的优选值。研究结果为多级离心泵平衡装置的优化设计提供了理论依据。

关键词：平衡装置迷宫密封参数优化

某HIS客车失衡机理分析及平衡装置设计与试验研究

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某HIS客车失衡机理分析及平衡装置设计与试验研究

作者：陈书楠湖南大学

学位级别：硕士

悬架系统在调校的过程中存在操纵稳定性与平顺性之间的矛盾,液压互联悬架(Hydraulically Interconnected Suspension,HIS)系统能够实现车辆运动模态的近似解耦而解决这一问题,因此受到国内外众多学者的关注。以往对于HIS的研究侧重于其... 详细信息

悬架系统在调校的过程中存在操纵稳定性与平顺性之间的矛盾,液压互联悬架(Hydraulically Interconnected Suspension,HIS)系统能够实现车辆运动模态的近似解耦而解决这一问题,因此受到国内外众多学者的关注。以往对于HIS的研究侧重于其本身的互联方式、建模方法以及其关键参数等对车辆综合性能的影响,而关于搭载HIS的车辆在工程实践中遇到的问题研究较少。本文从液压缸的内泄漏角度分析了搭载HIS的车辆车身姿态失衡问题的原因,设计了一种平衡装置来调整两条油路的油液量,对比分析了加装平衡装置对车辆的平衡效果,以及对整车操纵稳定性及平顺性的影响。本文的主要内容如下:(1)基于活塞缝隙泄漏机理建立了液压缸模型,分析了HIS系统单元在活塞往复运动工况下的泄漏机理。然后利用AMEsim软件建立了液压缸仿真模型并完成模型的验证,通过仿真分析了HIS系统单元在活塞往复运动工况下的泄漏情况。(2)推导了HIS在各种工况下的数学模型,分析了搭载HIS的半车模型在受到路面激励后车身姿态失衡的机理。然后利用AMEsim软件建立了HIS的仿真模型,仿真分析了HIS在随机路面激励下的泄漏情况。最后在Simulink/Trucksim/AMEsim平台建立了搭载HIS的整车仿真模型,通过样车道路试验验证了模型的正确性。(3)提出了一种平衡装置方案,阐述了平衡装置的结构以及工作原理。然后利用AMEsim软件建立了相应的仿真模型,通过样件的台架测试验证了模型的正确性,最后,仿真分析了平衡装置关键参数的敏感性,并通过分析搭载HIS的车辆在不同工况下的工作特性确定了平衡装置的结构参数。与此同时,总结出一套针对不同车型的平衡装置参数匹配流程。(4)参考国内外操纵稳定性和平顺性标准,对比分析安装传统悬架车辆、搭载HIS车辆、搭载HIS并加装平衡装置车辆的综合性能,仿真结果表明,搭载HIS的车辆相比于安装传统悬架的车辆可在不影响平顺性的前提下,提升车辆的操纵稳定性,加装平衡装置对车辆的操纵稳定性和平顺性无明显影响,并能够缓慢平衡两条油路的油液量解决车身姿态失衡的问题。综上所述,本文针对搭载HIS的车辆存在车身姿态失衡的问题,建立了基于缝隙泄漏机理的液压缸模型,研究了HIS的结构特性对系统内泄漏的影响,提出了一种调整两条油路间油液量的平衡装置。本文的研究成果具有良好的工程价值。

关键词：液压互联悬架车身姿态失衡平衡装置油液交换

离心泵柱塞式轴向力平衡装置的盘腔流动特性研究

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离心泵柱塞式轴向力平衡装置的盘腔流动特性研究

作者：王虎兰州理工大学

学位级别：硕士

轴向力的平衡问题一直以来都是离心泵行业内关注的焦点,现有的轴向力平衡装置大多结构复杂,所能平衡的轴向力较小,且对泵性能有着较大的影响。因此,对于新型轴向力平衡装置的研究具有重要意义。本文根据泵腔流动特性,提出了离心泵柱塞... 详细信息

轴向力的平衡问题一直以来都是离心泵行业内关注的焦点,现有的轴向力平衡装置大多结构复杂,所能平衡的轴向力较小,且对泵性能有着较大的影响。因此,对于新型轴向力平衡装置的研究具有重要意义。本文根据泵腔流动特性,提出了离心泵柱塞式轴向力平衡装置,采用理论计算、数值模拟和试验验证的方法,对其进行了研究,并得到了相关结论。（1）为研究离心泵柱塞式轴向力平衡装置的盘腔流动机理,设计了盘腔压力试验装置,引入了隙径比、压力系数和旋转雷诺数等无量纲参数,并定义了盘腔系数。在隙径比为0.0026,盘腔系数为0.058、0.077的情况下进行了试验研究,结果表明:各测压点压力系数随流量的增大而减小,随半径的增大而增大,在盘腔内压力系数与半径近似为线性变化规律,与旋转雷诺数的变化曲线呈抛物线上升。旋转雷诺数的增大将导致盘腔内半径方向压力梯度增大。盘腔系数增大后,各工况下扬程和轴功率略微下降,效率有所上升。（2）从理论的角度出发,提出了盘腔流动的相关假设,结合边界条件,对Navier-Stokes方程进行化简,得到了盘腔压力计算公式。在隙径比为0.0013、0.0026、0.0039,盘腔系数为0.019、0.038、0.058、0.077、0.097、0.116的情况下,进行了数值计算,引入泄漏量系数,分析了隙径比、盘腔系数对盘腔压力和泄漏量的影响,结果表明:盘腔压力系数与盘腔系数变化曲线近似呈线性增长,其斜率随隙径比增大而减小。盘腔压力系数随隙径比的增大而增大,随后趋于平缓。泄漏量系数与隙径比、盘腔系数呈正相关,隙径比为影响泄漏量的主要因素,盘腔系数为次要因素,且隙径比为0.0013时泄漏量最小。（3）将叶轮上的轴向力按作用部位进行了分类,通过数值计算,研究了各轴向力与盘腔系数、隙径比的变化规律。研究结果表明:前盖板轴向力在各轴向分力中占主导地位,叶轮内部轴向力可忽略不计,隙径比和盘腔系数的变化将导致后盖板轴向力的改变,其他轴向分力基本不受其影响。后盖板轴向力与盘腔系数变化曲线呈线性增长,与隙径比变化曲线近似呈幂函数增长。各盘腔系数对应的轴向合力与隙径比的变化曲线均存在零点,主要分布在0.0025和0.0035之间,且多数位于0.003附近。通过3组隙径比与6组盘腔系数的合理搭配,柱塞式轴向力平衡装置可平衡约3500 N的残余轴向力。

关键词：离心泵轴向力平衡装置隙径比盘腔系数

离心泵新型轴向力平衡装置动态轴向力计算及设计方法

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兰州理工大学学报 2018年第2期44卷 54-58页

作者：刘在伦杨建霞吴新瑞邵安灿兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 普仑斯(福建)泵业有限公司福建松溪353500

采用动静环内半径不变加大其外半径的方法,对轴向间隙为0.1~1.0mm时其内的液体压力分布、泄漏量、动环上轴向力进行了数值计算及分析.结果表明:轴向间隙液体压力沿半径方向逐渐增大,其关系曲线是斜直线,但动静环外半径与内半径比值和轴... 详细信息

采用动静环内半径不变加大其外半径的方法,对轴向间隙为0.1~1.0mm时其内的液体压力分布、泄漏量、动环上轴向力进行了数值计算及分析.结果表明:轴向间隙液体压力沿半径方向逐渐增大,其关系曲线是斜直线,但动静环外半径与内半径比值和轴向间隙大小对其斜率有明显影响;在相同的动静环的外半径与内半径的比值时,隙径比增大,泄漏量系数具有先急剧增大然后趋于平坦的变化规律,而轴向力系数具有先急剧减少然后趋于平坦的变化规律.从控制轴向力减少液体泄漏量的角度,提出了过渡区隙径比可作为轴向间隙设计的理论依据.对平衡腔内不安装平衡装置时平衡腔液体压力进行了测试,对比分析了平衡装置减少轴向力的效果.

关键词：离心泵轴向力平衡装置泄漏量系数轴向力系数

含永磁体电磁式在线主动平衡装置自锁磁场有限元分析

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机床与液压 2017年第4期45卷 1-5页

作者：樊红卫张旭辉景敏卿马宏伟刘恒毛清华西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

转子不平衡是旋转机械的常见故障,严重影响机器的安全稳定运行。为了通过在线无人干预方式治理转子不平衡,需要设计高品质的在线主动平衡装置。能否简单又可靠地保持平衡状态是在线主动平衡装置设计的关键问题之一,为此提出一种含永磁... 详细信息

转子不平衡是旋转机械的常见故障,严重影响机器的安全稳定运行。为了通过在线无人干预方式治理转子不平衡,需要设计高品质的在线主动平衡装置。能否简单又可靠地保持平衡状态是在线主动平衡装置设计的关键问题之一,为此提出一种含永磁体的电磁平衡装置,通过永磁力来实现平衡状态的保持。设计中,磁场分布和磁通密度的合理设计是基础问题。在结构设计和永磁体选型分析的基础上,采用有限元分析方法建立了电磁平衡装置的自锁磁场分析模型,依次对永磁体性能、尺寸和气隙对磁场分布和磁密大小的影响进行研究,获得了基于自锁性能的电磁参数初步设计范围。研究工作为含永磁体电磁平衡装置的自锁性能设计、评价和优化提供了必要基础。

关键词：转子不平衡平衡装置永磁体电磁场有限元分析

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水力平衡装置在供热系统中的优化选型

水力平衡装置在供热系统中的优化选型

作者：李俊羽西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近几年,集中供暖系统因具有可提高供热质量、减轻环境污染、便于科学管理等优点被广泛应用,但其规模比较大,管路比较复杂,运行过程中易产生水力失调问题,影响系统的供热效果。而平衡装置因其可通过改变自身开度调节所在支路的阻力来消... 详细信息

近几年,集中供暖系统因具有可提高供热质量、减轻环境污染、便于科学管理等优点被广泛应用,但其规模比较大,管路比较复杂,运行过程中易产生水力失调问题,影响系统的供热效果。而平衡装置因其可通过改变自身开度调节所在支路的阻力来消除流量干扰,常被用来调节系统的水力平衡。但若平衡装置选型不当,不仅无法发挥应有的作用还会给系统带来一定的消极影响。因此,本文研究目的在于优化供热系统中平衡装置的选型,使其在更好的控制所在支路流量的同时,也可使系统具有较好的稳定性和经济性。首先,为了评价供热系统中平衡装置的选型效果,提出“调节敏感度”指标来衡量平衡阀对系统稳定性的影。以一个常见的异程式热水供热系统为例,定量对比不同型号的平衡阀对系统稳定性的影响,并得出影响规律。结果表明:（1）调节管网两端支路的阀门开度对其他支路的流量干扰较小,而改变中间支路的阻力对其他支路的流量影响较大,且所有支路中末端环路阻力调节对其他支路流量干扰最小;（2）离热源愈远的支路稳定性愈差,尤其管网末端支路流量最易受到其他支路的干扰。所以,调节系统的水力平衡时,可优先考虑调节管网末端支路的平衡阀开度。进一步分析平衡阀对系统稳定性的影响因素,结果如下:（1）增大平衡阀的资用压差,不仅可以提高系统整体的稳定性,还有利于减小调节平衡阀给系统带来的流量干扰;（2）增大平衡阀的口径可减小支路间的流量互扰,尤其可减小管网前端支路因系统阻力变化带来的流量干扰;虽增大平衡阀的资用压差或增大阀门口径对提高系统的稳定性均有利,但两者之间具有一定的制约关系;（3）不同流量特性的平衡阀对系统稳定性的影响也有所不同,影响由小到大的流量特性分别是等百分比型,抛物线型,直线型,快开型。因此,工程中选择平衡阀过程中合理确定平衡阀的资用压差、口径及流量特性对提高系统的稳定性是必要的。其次,分析平衡装置在系统中的经济性以评价其选型效果,主要从初投资成本与运行费用两方面进行对比,结果表明:（1）在确定平衡阀资用压差时β的取值与初投资费用之间呈负相关关系。对于SP型的平衡阀,β取值0.05的初投资费用是β取值0.5的初投资费用的1.16倍;（2）平衡阀的能耗、运行费用则与β取值呈正相关关系。β取值为0.05时,平衡阀能耗仅占系统总能耗的13.83%;而当β取值为0.5时,平衡阀能耗占系统总能耗比例已增大到近30%;（3）综合考虑系统的稳定性与经济性,β=0.33时取得最优值。最后,在平衡阀选择过程中,考虑供热系统的稳定性与经济性,需满足以下条件:（1）确定最不利环路平衡阀资用压差时应合理选择β的取值;（2）在所有满足要求的阀门口径中选择较大口径的平衡阀,且平衡阀的工作开度应在50%~100%之间;（3）在满足流量调节要求的情况下应尽量选择流通能力小且为等百分比型流量特性的平衡阀。

关键词：供热系统平衡装置调节敏感度系统稳定性经济性

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制作平衡装置

环球科学 2022年第6期 84-85页

这个装置为何能在牙签上保持平衡?放置底座将1根牙签插入软木塞一端的中央,再把软木塞插入玻璃瓶口,令插有牙签的一端朝上。

关键词：平衡装置玻璃瓶牙签插入

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自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究

自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究

作者：张树旺沈阳理工大学

学位级别：硕士

本课题为自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究,详细介绍了一种自行研制的新型自动平衡伺服装置,通过现代自动控制方法,实现了对自动平衡装置中平衡体位置的准确控制,解决了风机等大型旋转机械生产运行中转子不平衡的问题,对自动平衡... 详细信息

本课题为自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究,详细介绍了一种自行研制的新型自动平衡伺服装置,通过现代自动控制方法,实现了对自动平衡装置中平衡体位置的准确控制,解决了风机等大型旋转机械生产运行中转子不平衡的问题,对自动平衡原理以及自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究进行了论述。首先对自动平衡系统的基本原理进行了简要说明,并提出了自动平衡系统的总体方案设计,制定了系统运行的控制方法。其次对伺服系统进行了相关的硬件及软件设计,硬件部分主要包括锁相倍频电路设计、电平转换电路设计、二进制全加器外围电路设计、光电隔离电路设计、驱动板电路设计以及传感器的选用等。软件设计包括PC机与单片机间串口通信程序设计,上位机软件选用Visual Basic6.0进行程序设计,主要包括主程序、系统界面、发送数据模块以及接收数据模块等。下位机中采用C语言进行编程,完成与上位机间的通信。另外提出了一种基于Qt软件的调制波幅值可调的正弦脉宽调制信号生成方法。最后通过实验对整个系统进行了多方面的验证。首先完成了串口通信实验,查看是否能够完成数据的发送与接收,然后将上位机与下位机联机,对其整体的准确性、稳定性进行实验验证,并应用于后续试验。另外完成了脉宽调制信号软件仿真实验,将软件设计生成的信号曲线与利用示波器测得的实际信号曲线进行比较,验证是否能够形成我们系统所需的正弦脉宽调制信号。本文最后进行了自动平衡装置伺服控制的的原理性实验,实验结果表明本论文所研究的伺服控制系统能有效地对自动平衡装置有效地控制,具有较高的实用价值。

关键词：伺服控制自动平衡脉宽调制平衡装置串口通信