介绍了一种基于直接数字合成(Direct Digital Synthesis,DDS)技术的超声波功率源的设计.详细介绍了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的DDS信号产生电路、功率放大电路以及超声波功率源与换能器的匹配设计,与传统的DDS相比,系统的功率已经达到工业应用的水平.

针对浮环密封容易因密封气压力的扰动导致性能不稳定,从而发生故障以致设备停产的问题,对受压力扰动下的浮环瞬态密封稳定性和上浮稳定性进行了研究。采用UDF编程以及Fluent软件,建立了浮环密封气膜瞬态研究模型;通过提取稳态运行时的结果,设定受扰瞬态模拟的初始值,采取调整时间步长的方法使迭代计算结果收敛,同时对比和分析了不同精度网格模拟结果验证其无关性;并进一步地研究了正弦压力扰动下浮环瞬态密封性能及瞬态上浮性能的变化规律,通过分析不同结构参数大小的浮环受扰结果,探究了浮环间隙及节流长度与瞬态稳定性的内在联系。研究结果表明:在正弦压力扰动下,浮环间隙越大瞬态密封稳定性能越差,间隙为0.013 mm时,密封受扰瞬态稳定性最好;浮环节流长度增加,压力扰动下的瞬态泄漏量波动会减小,而瞬态上浮力波动会增大,但当节流...

在高参数工况下,超临界二氧化碳(以下简称SCO2)动压密封的端面容易发生热弹变形,从而影响动压密封性能,针对该问题,建立了SCO2动压密封热流固耦合数值分析模型。在考虑了粘性耗散的基础上,求解了密封环温度场,采用CO2真实物性数据求解了流体膜压力场,将温度场和流体膜压耦合到密封环上,求解了密封端面的热弹变形;对比研究了热变形和弹变形对热弹总变形的影响,分析了转速、压力和温度对密封端面热弹变形的影响规律,提出了减少热弹变形的方法。研究结果表明SCO2在动压密封高温下宜减小密封环的温差,以减小端面变形,高压下宜采用高弹性模量材料以减小端面变形,高转速下依靠动环热变形与弹性变形互相抑制关系以减小端面热弹总变形;密封环的端面最大轴向间隙与介质温度呈线性关系增大,与压力呈线性关系减小;转速则使其先减小,后增大。

极齿在转轴上和极齿在极靴上是两种常见的磁性液体密封结构,为了探讨极齿位置对其密封性能的影响,以及密封失效时首先发生泄漏的位置,提出了一种新型磁性液体密封结构—对齿型结构。由于三种磁性液体密封结构的极齿位置均不同,首先使用MAXWELL软件分别对三种密封结构进行了电磁场仿真分析;然后,比较了此三种密封结构的耐压能力,并找到了密封失效时首先发生泄漏的位置;最后,发现了边缘效应现象(极齿边缘的磁感应强度值大于极齿中部的磁感应强度值),并对该现象发生的原因和发生的位置进行了探究。研究结果表明:极齿位于转轴上时密封结构耐压能力最小,其密封失效时靠近极靴侧会先发生泄漏;极齿位于极靴上和对齿型两种结构的耐压能力分别比极齿位于转轴上高16.5%和56.0%,且密封失效时两种结构分别在近轴侧和密封间隙中部先发生泄漏;对齿...

针对刷丝与转子摩擦生热、刷束的局部过热、热量传入轴承腔体等影响机器性能的问题,对柔性丝刷式密封的生热、散热、隔热性能进行了研究。建立了大过盈变阻力柔性丝刷式密封和传统金属丝刷式密封CFD多孔介质数值模型,对比了柔性丝和金属丝刷式密封摩擦生热性能、沿挡板的传热性能、阻碍热量进入轴承腔体的隔热性能,并探究了工况参数和结构参数对刷封隔热性能的影响规律;开展了柔性丝刷式密封摩擦力测量试验和摩擦生热试验。研究结果表明:碳纤维刷式密封摩擦生热较低,沿挡板散热效率较高,对轴承腔的隔热性能较好;增大压差和温度,出口热流量升高,不同转速区间对热流量影响不同,通过增大刷束厚度、降低前、后板间隙会提高隔热性能;试验和数值结果吻合良好,误差为9.4%。

外流式液压滑阀工作时,其阀口处容易受污染颗粒的冲蚀而产生磨损,针对这一问题,对滑阀阀芯取倒角时的结构进行了分析,对滑阀阀芯锐边的冲蚀磨损改善情况进行了研究。首先,绘制了滑阀的二维模型,并采用了Edwards模型来对冲蚀情况进行分析;然后,在阀口开度为0.1 mm~0.6 mm,流量为10 L/min~40 L/min状况下,阀芯台肩倒角分别取45°、60°、75°,以及常规阀芯(阀芯倒角为90°)结构时,采用Fluent软件对阀口锐边处冲蚀磨损的情况进行了仿真对比;最后,从阀口处液压油的射流角度和液流速度两个方面,对仿真所获得的内流式液压滑阀冲蚀磨损结果进行了解释和分析。研究结果表明:外流式滑阀的最大冲蚀磨损发生在阀口处,并且以阀芯锐边的冲蚀磨损最为严重;当阀芯台肩倒角取45°时,阀芯锐边的最大冲蚀磨损速率比常规阀芯锐边最大冲蚀磨损速率高10%左右;当阀芯台肩倒角...

比例阀是大型柴油机柱塞泵核心元件,比例阀的性能关系到液压控制系统的特性。针对比例阀节流口对流量特性影响等问题,采用数值模拟和实验相结合的方法,分析了比例阀不同阀口结构下的流动特性。首先,基于Fluent仿真软件两相流Schnerr-Sauer空穴模型,分析了3种不同节流口下阀的空穴情况和流量特性;然后,在比例阀性能实验台完成了对样件的流量测试;最后,对仿真结果和实验数据进行了分析对比,得到了仿真和实验的对标结论,验证了仿真结果的可靠性。研究结果表明:比例阀空穴体积对流量特性影响不大;3种节流口呈全开状态,比例阀的流量均为9.56 L/min;比例阀节流口形状影响流量特性曲线;三角形阀口最小流量系数为0.66,矩形阀口流量系数不低于0.7;考虑到二阶矩形阀口在低工况可线性、准确地控制流量,在高工况可大流量迅速响应,因此其更适用于大型柴油...

由于挖掘机工作装置具有复杂强耦合非线性和时滞性的特点,并且其在工作过程中存在负载不确定的问题,导致挖掘机的作业效率低、机械磨损大。针对这一问题,采用了一种基于迭代学习控制与滑模控制相结合的控制策略,对挖掘机工作装置各关节轨迹的跟踪控制性能进行了研究。首先,利用拉格朗日力学法,建立了挖掘机工作装置的动力学模型;然后,推导定义了控制律,并利用Lyapunov理论验证了控制器的稳定性;最后,设计了迭代滑模控制器,以小松PC02-1挖掘机为平台,确定了其轨迹控制所需的变量,利用MATLAB对挖掘机工作装置的轨迹跟踪性能进行了数值仿真。研究结果表明:在面对外部扰动的情况下,该方法可有效地提高挖掘机工作装置各关节的跟踪速度与跟踪精度,同时可在一定程度上削弱传统滑模控制的抖振现象,系统的鲁棒性强;该结果表明,迭代学习控制与滑...

在许多机械装备中,大惯量高频启停回转机构中存在能量损耗大、资源利用率低及启制动性能差等问题,为此,对回收大惯量高频启停回转机构制动能量的节能驱动技术进行了综述。首先,介绍了传统液压驱动回转机构的工作原理,以及造成能量浪费的原因;然后,从液压式储能、电力式储能、电液式储能和机械式储能出发,分别介绍了国内外关于大惯量高频启停回转机构节能驱动技术的研究成果;最后,分析总结了这4种方式各自的优、缺点。研究结果表明:在现有节能系统中,通过增加相关储能元件来实现能量回收的技术存在一定的问题(比如元件本身存在能量消耗、增加的元件会增加系统复杂度、储能过程中能量转换过程也存在能量损失),因此,减小节能驱动系统中增加的元件数量、改进并提升元件性能、完善不同元件之间的匹配性是节能驱动技术的重点及难点;...

针对企业制造的某型号液压闭门器的寿命测试合格率低的问题,对该闭门器工作时柱塞所受阻尼力进行了理论计算、仿真分析和试验测试研究。首先,在柱塞处于不同位置时,结合液压流体力学理论分别建立了闭门器的阻尼力数学模型,利用MATLAB辅助计算得到了不同状态下柱塞齿条所受压力与速度的关系曲线,对闭门器阻尼力进行了理论分析;然后,利用Fluent建立了闭门器内部流道模型,通过流场仿真得到了流道压力分布;最后,通过闭门器台架试验测得了安装闭门器后的开关门力,以及不同位置段的关门时间,并结合仿真结果对该阻尼力数学模型进行了验证。研究结果表明:理论关门力和实际关门力误差为2.6 N~3.5 N,所建立的闭门器阻尼力数学模型准确、可靠,可作为今后闭门器结构优化的基础。