旋涡自吸泵内部流场压力脉动数值模拟

为研究不同工况下旋涡自吸泵内部瞬态流动特性,利用ANSYS CFX软件并选取雷诺时均N-S方程和RNG k-ε双方程湍流模型,对包括叶轮、泵体和支架在内的旋涡自吸泵整机内部流场进行了瞬态数值模拟.将定常数值模拟结果与外特性试验进行对比验证,并将其作为瞬态非定常计算的初始值,提取了泵内部流动情况和监测点的压力脉动特性.计算结果表明:与叶轮接触的环形流道内主频为单边叶频,径向方向叶频也存在较明显的峰值;靠近壁面的环形流道内,能量集中在单边叶片通过频率及其倍频处;在隔板间隙处能量值更大,除低频段有明显的波动外,峰值集中在单边叶频及其倍频段,在间隙处的径向上从边缘至中间部位,单边叶频与叶频的能量值呈此消彼长趋势,中间部位叶频为主频;叶轮上的压力脉动转频为主频,峰值分布在转频及其倍频,随倍数的增加能量值依次降低.     

离心泵压力脉动对流动噪声影响的试验研究

为了研究离心泵内部压力脉动和流动噪声在不同工况下的变化规律及其关系,采用试验方法,用高频压力传感器和水听器分别采集离心泵出口脉动压力和流动噪声信号,并进行时频域和自功率谱分析.结果表明：各工况下,叶片通过频率是压力脉动和流动噪声的主频,这是由叶轮和蜗舌之间的动静干涉引起的,而流动噪声在轴频二倍频（44.8 Hz）和224.8 Hz处也有明显峰值,这是由叶轮叶片数和蜗壳壳体振动引起的.小流量和设计流量下,流动噪声频谱与压力脉动频谱形状比较相符,流动噪声可以近似看作是由压力脉动引起的;随着流量的增大,流动噪声频谱除了包括压力脉动的主频外,还包括汽蚀和湍流等引起的500 Hz以上的高频部分.     

空化对超低比转数离心泵内压力脉动的影响研究

为研究空化对超低比转数离心泵内压力脉动的影响,采用实验和数值模拟相结合的方法,研究了IB 50-32-250型超低比转数离心泵在不同有效汽蚀余量下不同位置处的压力脉动,并对其频域和幅值特性进行了分析。结果表明:空化会诱导产生低频及宽频脉动。无空化时,叶轮流道内压力脉动主频为转频及其倍频,蜗壳内压力脉动受叶轮和隔舌间的相互作用激励,主频为叶频及其倍频,且与隔舌越近脉动越强。随着有效汽蚀余量的减小,叶轮通道中大部分测点的压力脉动幅值减小,但空化区边缘的脉动幅值增大;临界空化时,叶轮进口附近的压力脉动主频由转频变为1/6倍转频。此外,蜗壳内流场的不均匀变化导致蜗壳内压力脉动幅值增大;临界空化时,蜗壳及泵出口处的主频仍为叶频,但1/6倍转频成为幅值较大的次频。     

基于EDEM的荞麦籽粒建模及振动筛分数值模拟

针对荞麦振动筛分设备设计中工作参数的确定对试验依赖性大,不同振动频率下设备筛分效果评价成本高、设备研发周期长的问题。根据荞麦籽粒形态特征,借助EDEM软件采用手动填充法建立荞麦籽粒的多球颗粒模型,根据荞麦筛分需求设计单层振动筛整机结构及筛孔参数,建立荞麦振动筛分离散元模型,并对振动筛在振动频率分别为3.5 Hz、4.5 Hz、5.5 Hz时的筛分过程进行数值模拟。结果表明：在筛面倾角、振动方向角、振幅相同的条件下,随着振动频率的增大,振动筛输送能力增加,同时筛上物收集箱中所包含未透筛的小颗粒数增加,15 s时筛上物收集箱内小颗粒占比分别为0%、0.86%、4.63%。当振动频率为5.5 Hz时,会造成筛分损失。综合分析,当振动频率为4.5 Hz时,振动筛作业效果较好。本研究可为荞麦生产、加工装备的研发中应用离散元模拟提供模型,也可为荞麦振动筛分设备的工作参数优化提供参考。     

轴流泵水力模型压力脉动和振动特性试验

采用高频压力传感器对某一轴流泵模型叶轮进口、叶轮出口和导叶出口3个压力测量点,分别在3个转速1 450、1 200、1 000 r/min的额定流量工况条件下,进行了系列压力脉动测量试验。试验研究结果表明,不同转速下的压力脉动峰峰值不符合泵相似定律准则;不同转速条件下,叶轮进口处的压力脉动主频均为叶频,但叶轮出口的压力脉动主频随着转速的变化而发生漂移;泵内最大压力脉动峰峰值在泵内的位置也随之改变。通过分析转速变化对不同压力测点处的主频和泵不同位置的振动特性影响,发现试验泵不同位置处的振动以流体诱导的低频信号和转子系统质量不均匀诱导的轴频及其倍频为主要特征信号。从振动与压力脉动的频域来看,在0~2倍轴频范围内变化趋势基本相同,且速度变化对二者有相似的影响。在不同转速条件下,压力脉动的频率以1~4倍轴频为主要频域信号范围,但在不同位置处,振动频域范围仍主要以1倍和2倍的轴频信号为主。     

小麦联合收割机倾斜输送器振动强度试验研究

针对联合收割机倾斜输送器外壳的剧烈振动,运用DH5922动态信号测试分析系统,现场测试了新疆―2A联合收割机倾斜输送器外壳在不同工况下的动力响应,得到了倾斜输送器外壳测点的垂直振动加速度时程曲线和快速傅立叶变换频谱。研究结果表明:联合收割机倾斜输送器外壳上任一点的振动强度、频率结构随工况不同而变化;收割机空转、田间作业、发动机空转、公路运输四种工况下测点振动加速度的有效值分别为24.68m/s2、14.64m/s2、4.26m/s2、3.23m/s2,振动主频为107.9Hz、117.7Hz、57.6Hz、67.4Hz。     

水泵水轮机压力脉动传播特性试验研究

压力脉动是影响水泵水轮机运行稳定性的主要因素。现有研究更多关注高频压力脉动的频域和传播特性,而小于叶频的低频也是压力脉动的主要来源。采用试验方法研究压力脉动可以得到更准确的结果,不易遗漏主要频率成分。通过从蜗壳到尾水管布置不同的压力脉动监测点,采用试验方法研究了水泵水轮机分别在水轮机和水泵工况时,过流部件内压力脉动高频成分和低频成分的上下游传播特性。结果表明,水轮机和水泵工况下,无叶区压力脉动幅值最大,主频为叶频及其倍频,向上下游传播时,急剧减少,传播性较弱;压力脉动幅值较小的转频,向上下游传播时衰减较少,具有较强的传播性;其它监测点处小于叶频的频率成分增加。水轮机工况时,形成于蜗壳进口和锥管处小于转频的低频频率,具有较强的传播性,而转轮可以削减其传播能力。水泵工况时,小于叶频的频率成分大多在无叶区最大,向上下游传播时有所衰减;低频f/f_n=0.006具有较强的上下游传播特性,偏离最优工况时,向上游传播会有所增强;转频的倍频f/f_n=3的压力脉动幅值较小,但在整个流道中无衰减。     

泵腔径向间隙对多级离心泵泵腔内部流场的影响

为研究泵腔径向间隙对泵腔内部流场的影响,更好地优化多级泵水力性能,选取某悬臂式多级离心泵为研究对象,应用计算流体力学(CFD)与试验相结合的方法对泵腔内部流场进行研究.k-ε湍流模型下的数值计算结果与多级泵外特性试验值吻合较好,说明应用数值计算对泵腔内部流场进行分析是可靠的.设计3种泵腔间隙方案,对比分析了泵腔内部切向速度分布及压力脉动情况.结果表明:随着测速点位置半径的减小,前泵腔切向速度逐渐增大,且液体旋转速度会超出叶轮旋转速度,而后泵腔中切向速度总体呈现逐渐减小的趋势;泵腔间隙区域及叶轮出口处压力脉动主要集中在0~1 680 Hz范围内,压力脉动主频均出现在1倍导叶叶频处,主频脉动幅值由首级向末级逐级递减;泵腔间隙区域压力脉动也受到叶轮叶片数的影响,次主频出现在1倍叶轮叶频处,且在其他叶频倍频处均发生压力脉动现象.     

基于LabVIEW的联合收割机远程作业数据采集系统

针对联合收割机工作状况远程监测需求,设计一种基于LabVIEW的远程作业数据采集系统。通过霍尔转速传感器和谷物损失量传感器分别对联合收割机主要工作部件转速(或频率)以及出草口处谷物损失量进行监测,同时通过车载GPS模块实时获取收割速度与位置,最后经GPRS模块将采集到的联合收割机工作数据传输到云端存储。运行数据表明,该系统可稳定远程监测联合收割机转速(或频率)以及损失量等。     

两级双吸离心泵压力脉动特性

选用Standardk -ε和RNGk-ε湍流模型分别在0.62Qd 、0.8Qd、1.0Qd、1.1Qd和1.2Qd工况下对两级双吸离心泵内部流场进行了定常和非定常模拟,分析了泵的能量特性和压力脉动特性.研究发现,吸水室内压力脉动主频约为2倍转频,各监测点的压力脉动幅值分布呈现一定规律但相差不超过1％;叶片区各监测点压力脉动主频为2倍的转频,从进口边到出口边压力脉动幅值呈现出逐渐增大的趋势;压水室内各监测点压力脉动主频为叶片通过频率,远离隔舌方向,压力脉动幅值先增大后减小,幅值最大点出现在第二蜗道远离隔舌一定角度的位置.泵内压力脉动幅值随着偏离设计工况而增大,其中叶片通过频率下的压力脉动随着流量增加而逐渐增大,1.2Qd工况1倍叶片通过频率下的压力脉动幅值是设计工况下的125％;转频下的压力脉动随着流量减小而增大,隔舌处监测点0.62Qd工况1倍转频下的压力脉动幅值是设计工况的142％.在同一工况下,一级和二级对应部件的压力脉动时域及频域特性相似.     

联合收获机主驾驶座振动强度及其频率结构试验

根据小麦联合收获机振源特点,运用DH5922动态信号测试分析系统,现场测试新疆-2A型联合收获机主驾驶座地板测点的动力响应,得到了测点不同工况下的垂直振动加速度时程曲线和快速傅里叶变换频谱。研究结果表明:小麦联合收获机任一点的振动强度、频率结构随工况不同而变化。收获机空转、发动机空转、田间作业和公路运输4种工况下测点的振动加速度有效值为0.1591m/s2、0.1087m/s2、0.0938m/s2、0.0704m/s2,振动主频分别为142.6Hz、56.6Hz、36.6Hz、36.6Hz。     

蒜薹机械化收获技术现状分析

蒜薹收获是大蒜生产的重要环节,收获时既要保证蒜薹质量又不能伤害植株影响其继续生长,实现机械化收获比较困难,蒜薹收获仍以人工为主,为研发能达到推广应用要求的蒜薹收获机,对蒜薹收获机械化技术现状进行分析。从大蒜的收获模式和蒜薹收获的方法对蒜薹、蒜头产量的影响出发,综合分析现有蒜薹收获机械的类型、关键部件和工作原理,通过现有蒜薹收获机械性能比较分析,针对现有蒜薹收获机械普遍存在对蒜薹假茎破坏、影响蒜头后期生长的问题,提出采用夹薹原理机械化收获蒜薹,蒜薹长且对假茎损伤小,蒜薹收获机械化应向智能化方向发展才能提高收获部件工作的准确性、减少对植株和蒜薹的损害乃至无损。为我国蒜薹收获机械进一步发展提供借鉴和参考,推动大蒜生产机械化的发展进程。     

油葵联合收获机清选装置结构优化与试验

针对油葵联合收获作业过程中存在籽粒含杂率及损失率偏高的问题,测定油葵脱粒后脱出物的尺寸特征和悬浮特性,通过机构的运动学分析与物料的受力分析,确定了油葵联合收获机清选装置主要结构参数与工作参数。以风机转速、振动频率和分风板倾角为影响因素,油葵籽粒含杂率和籽粒损失率为评价指标,开展工作参数优化试验,单因素试验结果表明,清选装置较优工作区间为：风机转速1100~1300r/min、振动频率3~5Hz、分风板倾角20°~40°;设计Box-Behnken试验,建立了响应面回归模型,并进行参数优化,结果表明：各试验因素对含杂率和损失率影响显著性大小顺序均为风机转速、振动频率、分风板倾角;当风机转速1200r/min、振动频率4Hz、分风板倾角27°时,试验结果表明平均油葵籽粒含杂率为4.25%,平均籽粒损失率为1.82%,满足油葵联合收获机清选的国家标准要求。     

4UD―1型马铃薯挖掘机的仿真研究及模态分析

4UD―1型马铃薯挖掘机采用振动式挖掘铲和抖动式分离筛结构,影响其工作性能的主要因素是牵引速度、铲和筛振动的频率和幅值。为得到挖掘机正常工作时的关键参数,应用Pro/E建立了挖掘机参数化模型,在ADAMS中进行了仿真,得到振动铲、抖动筛的运动学变化曲线和整机工作时的振动频率、幅值。结果表明,振动铲和抖动筛的振动频率均为9Hz,振动幅值分别为3.6mm和33.1mm,振动铲与抖动筛共同工作时振动幅度为29.5mm。这为提高挖掘机的工作性能提供了研究数据。再利用Ansys10.0进行挖掘机机架的模态计算分析,得到在添加铲与筛的质量后,机架的固有频率为43.9Hz,远大于挖掘机的工作频率,避免了挖掘机的共振,保证了工作稳定性,同时也为挖掘机振动频率的提高给定了一个范围。     

井窖孔制作机关键部件振动及其沿手臂传递特性研究

井窖孔制作机使用时操作人员操作手臂受到强烈的振动感,为降低手臂的振动感、了解振动沿手臂传递特性及优化设计其关键部件。通过建立手臂系统的振动分析模型,利用DH5925动态信号采集系统对井窖孔制作机关键部件的振动频谱和人体手臂系统的振动传递特性进行测试与分析。结果表明:锥形成孔钻头与瓦片式成孔钻头工作时井窖孔制作机把手处的振动基频分别为37.59 Hz、38.08 Hz;由理论分析得到手臂系统对振动能量的吸收及耗散与手臂系统受到激励频率成正比,通过试验分析,最大工作转速下手臂各测点振动传递率最低,手臂系统对把手处传递的振动能量吸收与耗散最多;即需重点优化其操作把手的结构及材料参数,以降低振动对手臂系统的损伤。该研究可为井窖孔制作机基于人机工程学的改机设计提供一定的依据。     

水稻联合收割机切流滚筒结构分析与优化

国产切纵流水稻联合收割机切流滚筒脱粒过程中存在喂入不畅及振动较大等问题,通过对切流滚筒结构进行静力学和模态分析得知,切流滚筒的结构强度满足设计要求,但工作转速760~800r/min频率位于第1阶固有频率14.51Hz的0.8~1.2倍共振区内。为此,设计了一种具有伸缩脱粒元件的偏心切流滚筒结构,并在ANSYS软件中进行了静力学仿真及轴端约束模态分析,结果表明:所设计的偏心切流滚筒结构强度满足要求,偏心切流滚筒的转速频率12.67~13.33Hz,小于偏心切流滚筒的第1阶固有频率25.59Hz;同时,偏心切流滚筒重心产生的力矩平衡了7.2%的茎秆对切流滚筒产生的阻力矩。     

兆瓦级风电齿轮箱高速齿轮断齿失效分析

风电齿轮箱是风机传动链的重要组成部分,其中高速级齿轮工作环境复杂多变,失效破坏易发,极易引发齿轮箱的故障,甚至带来灾难性后果而停机。实时状态监测及故障诊断,对于确保风机正常运行尤为重要。基于振动信号的风机故障诊断研究方法层出不穷,然而现有的方法对具体型号风机不具有普适性。因此,该文对在齿轮失效特征归类总结的基础上,选取高速齿轮断齿时的振动信号,通过小波变换对原信号消噪,有效辨识边频带特征,以反映齿轮失效程度;进而通过频谱变换获得频域特征,以反映齿轮失效的类型。结果表明,断齿发生时,时域上幅值有周期性冲击,周期为转速的倒数。频域上,转频的5倍频均有大幅增加,甚至达到127倍;高转速下啮合频率2倍边频带不对称性更为明显,3倍频幅值增加达4.4倍;断齿失效下会引起该型号风机1 200~1 500 Hz频段的共振现象,研究结果可作为该型号风机断齿失效诊断的基础数据。      

转盘轴承中连接螺栓的可靠性设计

转盘轴承是一种能够同时承受较大轴向负荷Gp、径向负荷Hp以及倾覆力矩M的一种特殊结构轴承。绝大多数转盘轴承是利用螺栓连接在机架上的,因此螺栓就成为一种非常重要的机械零件。无论在挖掘机或起重机械中,挖掘力和起吊的负荷、机器上部的质量及力矩等均要通过连接螺栓传递到机器下部或机座上,若螺栓失效,必将造成严重的后果。为此,通过对转盘轴承中连接螺栓的特殊受力情况的分析,从保证连接的设计可靠性和提高螺栓使用寿命角度出发,应用可靠性准则对此连接形式中的各项参数进行了精确设计和计算。     

玉米籽粒收获机清选装置参数优化试验

针对玉米籽粒直收过程中清选作业损失率高、籽粒含杂率高的问题,开展玉米籽粒收获机清选作业参数优化试验,探究整机作业工况下清选装置作业参数对籽粒损失率和含杂率的影响规律,得到清选作业参数最优组合,并进行田间验证试验。玉米籽粒收获机清选作业参数较优水平区间为风机转速800～1 000 r/min,振动频率6～8 Hz,上清选筛筛孔开度15～25 mm。清选作业籽粒含杂率最优作业参数组合为风机转速1 000 r/min,振动频率7 Hz,上清选筛筛孔开度20 mm;籽粒损失率最优作业参数组合为风机转速900 r/min,振动频率6 Hz,上清选筛筛孔开度20 mm;清选作业综合指标最优作业参数组合为风机转速900 r/min,振动频率7 Hz,上清选筛筛孔开度20 mm。得到玉米籽粒收获机清选作业籽粒含杂率、籽粒损失率和综合指标的回归模型,田间验证试验表明,籽粒含杂率相对误差为5. 56%,籽粒损失率相对误差为5. 10%,综合指标相对误差为4. 60%,最优作业参数组合表现良好,且回归模型可靠。