质量不平衡对单叶片叶轮径向受力的影响

为了寻找改善单叶片离心叶轮径向受力的方法,通过对一单端面配重的单叶片叶轮进行研究,在外特性试验验证定常数值计算精度的前提下,进行非定常数值计算,获得了单叶片叶轮的径向力矢量分布规律,发现设计工况附近,叶轮所受径向力的方向与叶片相对位置基本固定.基于整周期内径向力的矢量平均,获得平均径向受力的大小和方向.利用虚拟样机仿真技术,获得了质量平衡的叶轮,以及质量不平衡的叶轮;该叶轮的不平衡质量在旋转作用下产生的离心力,正好与平均水力径向力大小接近、方向相反.通过单向流固耦合仿真,发现偏心质量叶轮在实际运行中径向受力大幅度减小,证明了通过精确控制不平衡质量大小及相位角,减小和改善单叶片叶轮径向受力的方法是可行的.     

气振式精密播种机自动供种装置仿真与试验

为了实现气吸振动式精密播种机在工作时在不影响播种效率的情况下自动定量供种,以维持种群厚度在合理范围内,实现连续播种,选用常优3号超级稻种子,对每盘448穴的育秧盘进行的播种试验表明:吸种高度不变时从第3盘播种后,每播种13盘需要两个种箱各供种约450g。根据播种过程,确定采用光电传感器计数播种盘数及由PLC控制窝眼轮旋转进行供种的方法。基于EDEM离散元分析软件,选取型孔直径和个数分别进行了两因素和单因素仿真试验,建立了单列型孔的运种量与型孔直径的数学模型,计算得出型孔个数为5、直径为64mm时可满足供种要求。同时,设计了实验装置进行试验验证,结果表明:加种后各盘合格率均在90%以上,达到预期要求,为气吸振动式精密播种机自动定量供种装置的设计提供了思路与理论依据。     

茄子藤秸秆微观结构及剪切力学特性

以茄子藤秸秆为研究对象,通过微观观察分析纤维组织结构,对秸秆不同部位水分和剪切力学特性进行测试。结果显示,(1)茄子藤秸秆是一种复合材料,其微观组织结构主要包括表皮、皮层、维管束和髓,呈分布不均匀的筛孔状。(2)根部横截面积在23.07~42.09 mm~2之间,剪切强度在3.79~11.56 MPa之间;中部横截面积在12.17~30.97 mm~2之间,剪切强度在3.04~8.44 MPa之间;顶部横截面积在3.11~15.47 mm~2之间,剪切强度在3.1~7.45 MPa之间。(3)剪切应力、剪切强度和剪切模量从根部到顶部均呈逐渐减小的趋势,不同部位对剪切强度和剪切模量的影响均有显著影响。本研究为茄子藤秸秆的收获及加工机械的研发,确定切割时的工作参数,提供了必要的试验数据和理论基础,有助于促进藤茎类秸秆资源化综合利用技术应用和推广。     

打结器支架精铸毛坯误差分析与五轴数控加工方法

针对打结器支架铸造毛坯存在误差、支架结构复杂、难以加工成型等问题，为了减小支架毛坯铸造误差对加工质量的影响，基于三维扫描技术对打结器支架毛坯进行逆向检测与分析，得到同一批次铸造支架毛坯的误差分布规律。通过推导不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变换规律，提出一种支架轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。针对打结器支架的5个空间交错轴孔和1个凸轮曲面，设计了打结器支架的专用夹具，制定了五轴数控加工工序，通过一次装夹可完成5个空间交错的轴孔和凸轮曲面的加工。将加工成型的支架和其他零部件组装成打结器，进行了方草捆打结试验，结果表明，打结器支架上各轴孔的相对位置与角度关系准确，打结动作精准、可靠，支架加工成品率为99%，方草捆成结率为100%。     

基于VOF模型的高温熔盐泵上端密封泄漏分析

为研究熔盐泵上端间隙密封的运行性能,基于SST k-ω湍流模型和VOF模型对熔盐泵上端密封结构性能进行计算,对不同扬程和不同介质条件下的泄漏量、扬程损失以及溢液腔内气液交界面形态进行分析.讨论扬程和介质条件对上端密封性能的影响,总结了关键变量和上端密封性能之间的相关关系.结果显示:泵扬程的增大会使泄漏量增加,如果扬程过大,黏性会对泄漏量产生显著影响;在相同扬程条件下,4种介质在间隙密封进出口的扬程损失差异均很小;间隙扬程损失随着泵扬程的增大而增加,3种泵扬程条件下间隙扬程损失都稍小于泵扬程;在溢液腔中,轴壁面高速旋转会使液体形成不规则的气液交界面和空腔;泵扬程的增大会抬高气液交界面的最高位置,使排液口内充液更多;在清水介质条件下,对该上端密封在不同扬程和流量的泵中下进行测试,在最高压力工况下熔盐泵仍保持稳定运行,未出现严重泄漏.     

不同叶顶间隙下斜流泵内部 流动特性的数值模拟

为研究轮缘叶顶间隙对斜流泵性能和流动不稳定特性的影响,基于SST k-ω湍流模型对某斜流泵选取了0, 0.25, 1.00, 2.00 mm 4种尺寸的叶顶间隙进行数值计算,分析间隙区域内压差分布、泄漏量、叶顶泄漏涡旋强度以及进口轴面速度分布.结果表明:不同运行工况下,斜流泵泄漏量从叶轮进口到叶轮出口先增大后减小,其与间隙区内压差变化趋势相吻合.叶顶泄漏量随着间隙尺寸的增大而增大,导致泵的能量损失增大.经对比发现,间隙尺寸是影响叶顶泄漏量的主要因素.小流量工况下,随着叶顶间隙尺寸的增大,叶顶泄漏流与主流卷吸作用形成的泄漏涡强度逐渐增强.部分泄漏流进入相邻叶片通道,导致其流动失稳.随着叶顶间隙的增大,斜流泵能量损失明显增多,且内流不稳定性明显加剧.增大流量后,不同间隙下叶顶泄漏涡旋转强度均逐渐降低.     

基于热流固耦合的LNG低温潜液泵转子部件模态分析

利用UG对LNG潜液泵进行三维造型,再以ANSYS Workbench为平台,对LNG低温潜液泵的转子部件进行热流固耦合计算,得出流场对固体结构部分的热流固耦合力,把热流固耦合力作为预应力添加到转子部件上.分别对转子部件进行无预应力和有预应力作用下的模态分析,基于计算结果,提取了转子部件的前10阶模态,并把2种情况下的模态进行比较.结果表明:除了七阶、八阶振动为轴的摆动,其他各阶的振动变形都表现在叶轮上;添加预应力之后,转子部件的各阶振型没有发生变化,但每一阶的固有频率都有轻微的变化,预应力对转子部件各阶固有频率的影响很小;九阶和十阶的固有频率比较接近泵的3倍叶频,有发生共振的危险,需要对转子部件进行优化设计,使前3倍叶频都能远离各阶固有频率,从而避免泵在运行过程中发生共振;在预应力的作用下,转子部件的各阶振幅也都有小幅度的变化.     

电机式北斗农机自动驾驶系统设计与试验

针对现有农机自动驾驶技术中存在机具匹配性和环境适应性问题,文章提出一种电机式北斗农机自动驾驶系统,介绍系统组成、工作过程和控制策略。创新设计同轴角位移测量装置,提高机具匹配性。创新提出GNSS/INS/车辆组合导航方法,降低对惯性测量单元精度要求,提高系统环境适应性。为降低驾驶员工作强度,设计人性化人机交互界面,使操纵更简洁。提出直线度精度和衔接行间距精度两项系统作业精度评价指标,0.5和2.5 m·s~(-1)两种不同行驶速度下,系统直线度精度分别为1.678和1.965 cm,衔接行间距精度分别为2.428和2.525 cm,基本符合Q/320200 YTZN 01—2018标准要求。该系统应用可有效提高作业质量,降低驾驶员工作强度,同时避免重复作业,提高土地利用率。     

基于有限元分析方法的连杆螺栓改进设计

根据生产企业的实际情况,提出了在应力集中严重的连杆螺栓头部与杆部过渡圆弧处进行局部滚压的改进措施,并通过有限元分析手段,得出当滚压力达到20kN时,就能使连杆螺栓在不改变原结构的前提下满足疲劳寿命的要求。     

叶轮与导叶叶片数匹配对井用潜水泵性能的影响

叶轮与导叶叶片数对泵的扬程、效率等都具有较大的影响。选取250QJ140型井用潜水泵作为研究对象,采用数值计算与试验相结合的方法,在叶轮与导叶叶片数组合变化下,对井用潜水泵的性能变化规律和内部流场分布进行了研究。基于不改变其他几何参数的原则,建立16组不同叶片数组合的两级井用潜水泵模型。采用ANSYS ICEM软件对各组模型分别进行了结构化网格划分,进而在ANSYS CFX商用软件中对各组模型进行了多工况定常数值计算。各组数值计算均选用标准k-ω湍流模型和标准壁面函数,获得了各组模型在不同工况下的性能预测值。通过各组方案性能预测值的对比可以发现:在额定流量工况下,当叶轮与导叶叶片数均为7时,井用潜水泵模型的效率最高。在小流量工况和大流量工况下,泵内的介质流动角度发生了变化。在小流量工况下,增加叶轮与导叶的叶片数可以提高叶片对于液体介质的整流,进而提高井用潜水泵性能;在大流量工况下,较少的叶轮与导叶叶片数更能减轻叶片对液体介质的排挤作用。将大流量工况下性能较好的方案6进行了样机制造和性能试验,结果表明,模型性能较好,在额定流量工况下,扬程预测值比试验结果低2.4%,轴功率预测值比试验结果低1.6%,效率预测值比试验结果高1.1%,数值预测结果与试验结果随流量的整体变化趋势一致,证实了本文中数值计算的准确性。