基于BOOST的农用生物柴油发动机性能仿真研究

生物柴油是一种清洁可再生燃料,利用BOOST软件建立农用生物柴油发动机模型,研究掺混20%的菜籽油(RME20)和掺混20%的大豆油(SME20)对缸内燃烧特性和发动机性能的影响规律,并与燃用纯石化柴油的缸内燃烧特性和发动机性能进行对比。结果表明,最大扭矩工况和额定工况下,燃用纯石化柴油的缸内压力峰值和最高缸内温度值最大,RME20的值居中,SME20的值最小。与燃用纯石化柴油相比,发动机燃用RME20和SME20时,有效燃油消耗率和排气温度均增加,功率和扭矩均降低。RME20的有效燃油消耗率增加率、排气温度增加率、功率下降率和扭矩下降率均小于SME20。燃用掺混菜籽油或大豆油的混合燃料时,必须根据燃料的掺混比例相应调整燃油喷射系统,增加循环喷油量来提升功率和扭矩。     

微波促进非均相催化生物柴油制备的研究进展

从非均相酸和碱催化转酯化反应的角度,综述了微波促进生物柴油制备的国内外研究进展。在微波辅助下非均相催化过程具有反应速率快、节能、环境友好、产物分离简便的优点。非均相催化剂以固体酸或者固体碱催化剂为主,反应在10～30min内完成,转化率与传统加热方式相当或者更高,所采用的固体催化剂具有可重复利用性。     

平面二次包络环面蜗杆副光弹性实验

通过改变固化剂的含量,配制了几种光弹性模型材料。在冻结温度下,应用YE2538型程控静态电阻应变仪测试了不同材料的弹性模量。参考钢-铜副的弹性模量比值,合理配置了蜗杆和蜗轮的光弹性模型材料。制备了钢质轴芯镶铸环氧树脂齿部的蜗杆模型,整体浇注了环氧树脂蜗轮模型。将光弹性模型副装配在减速箱中,通过扭力杆施加载荷,在烘箱内完成了应力冻结过程。应用409-Ⅰ型光弹仪观测了蜗轮模型切片等差线的分布状态。对比分析了光弹性实验结果和有限元分析结果。结果表明：同一切片上,各齿最大等差线级数的差值小,齿间载荷分配比较均匀;沿齿高方向,齿根和齿顶处的等差线级数较分度圆附近大;光弹结果与有限元计算结果的一致性较好,验证了该蜗杆副光弹性实验的可靠性。     

生物多孔材料干燥过程中组织非稳态收缩

根据颗粒体积收缩和平均湿度的变化规律,提出了生物多孔材料干燥组织非稳态收缩的递推模型.利用该模型对40℃热空气干燥下的豌豆各单元层边界半径变化、收缩位移及各层组织的收缩量变化进行了计算.计算结果表明:豌豆在干燥过程中随着湿分的对外迁移、湿度降低,豌豆组织收缩并不是由外向内同步收缩,而是先失去水分的外部先收缩,没有失水的部位不收缩.同时,与内部相比,外部失水较多,收缩幅度也较大.     

介电弹性体材料机械能-电能转换特性

介电弹性体功能材料是具有优异性能的电场活化聚合物,可在驱动和发电两种模式下工作。依据介电弹性体薄膜材料的结构特征,分析了发电模式下介电弹性体材料发电的基本机理,即可变电容原理;建立了该材料的理论模型,得到麦克斯韦效应可作为压电效应处理的结果,并确定了对应压电效应的等效参数。通过仿真及实验分析了该材料的电能转换过程;分析了发电过程中电场与材料弹性回复力之间的关系,及其对发电效率的影响,确定了介电弹性体薄膜材料的发电周期过程。     

生物柴油搅拌装置的设计

生物柴油制备器械很多,但制备过程中油料预混合及配套加热器械却很少。为了进一步完善现今这一领域的不足,设计了一种适用于生物柴油的油料搅拌装置。为此,阐述了该装置的主要结构、工作原理和主要技术参数,并以200r/min的转速为标准,运用gambit进行图形绘制和网格划分,采用fluent软件对该机内部流场进行仿真分析,验证了其转速的合理性。基于STC89C51单片机和DS18B20的温度传感技术,设计了一种温度控制装置,可在生物柴油制备过程中使油料更好地进行预混合和加热,从而提高了生物柴油的制备效率和质量,减少了操作时间。     

生物质热解生物油/柴油乳化燃料的制备与试验

制备了生物油/柴油乳化燃料并在柴油机台架上进行了试验.试验用生物油是在流化床反应器上对玉米秸秆粉进行热解试验获得的.将生物油与0号柴油以及适量的乳化剂混合,通过均质机均质,得到生物油/柴油乳化燃料.在ZS1110型柴油机台架上进行两种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验,得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线,并且对乳化燃料和纯柴油的油耗率和有效热效率进行了对比.研究结果表明:生物油体积分数为15%的生物油/柴油乳化燃料较纯柴油有明显的节油效果,最大节油率可达10%;NO、CO的排放也优于纯柴油的排放.     

基于回转车床的正多面体车削及刀尖轨迹仿真

通过对一种正多边形回转车削简易装置的分析,阐述了正多边形回转车削成形原理,并建立了刀尖相对于工件的轨迹方程.在此基础上论述了正多边形边长误差的产生及修正,并对其直线度误差的产生作了较详细的分析,为保证回转车削多面体零件的精度提供了理论依据,提高了多面体加工的效率.使用VB语言编程对刀尖轨迹进行了动态仿真,从仿真得到的刀尖轨迹曲线,更好地证明了正多边形轨迹在回转车床上的实现.     

基于改进MCS算法的道路模拟机试验系统

通过增加积分环节,提出了改进的自适应最小控制合成算法( MCSI)作为道路模拟机试验系统的伺服控制系统外环,以克服振动台在测试中存在的未知时变参数及时变干扰的影响,以提高振动台位移跟踪精度.通过对单通道道路模拟机试验系统动力机构进行建模,并对PID、MCS和MCSI控制器进行了设计与仿真.仿真结果表明,MCS及MCSI控制器跟踪精度远远高于传统的PID控制器,而改进的MCS跟踪精度又优于MCS,并且具有在线调节参数的优点.基于快速原型的MCS算法,利用Matlab/Simulink建立振动台控制系统模块,在CCS集成开发环境中自动生成代码,然后将可执行代码下载到DSP TMS320C2812和TMS320C6713中,实现了基于MCSI的道路模拟机试验系统设计.     

基于V流程的驱动防滑控制系统控制器设计与试验

对于驱动防滑控制系统(ASR),传统开发方法通过实车道路试验验证控制算法并完成匹配标定,开发周期长、成本高,且必须在完成控制器硬件之后才能实施道路试验,难以满足软硬件并行工程需要.利用V流程方法开发了ASR控制器,研究了ASR系统建模与仿真、快速控制原型、硬件在环仿真实施以及实车试验标定与验证,完成了ECU设计.设计过程和测试结果表明,设计的ECU较好地实现了ASR控制功能,应用V流程设计车辆电子控制系统具有较大的优越性.     

液压比例阀及伺服阀测试系统设计

为准确评价电液比例阀和伺服阀的性能优劣,通过对液压比例阀及伺服阀的测试原理、工况及测试回路的研究分析,设计了液压比例阀及伺服阀的测试系统。该测试系统通过阀门两侧压力差和阀内泄漏量的测定,不但可以确定出比例阀及伺服阀的性能情况,还能指导改进加工工艺,提高阀门制造精度。      

气动位置伺服系统运动轨迹跟踪控制

为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,针对具有控制阀死区的气动位置伺服系统,提出了一种含死区补偿的自适应鲁棒控制策略.控制器由在线最小二乘参数估计和基于反步法设计的非线性鲁棒控制器组成,前者用于减小模型中参数不确定性,后者用于抑制参数估计误差、未建模动态和干扰的影响.采用基于标准投影映射的参数自适应律,控制器的两个部分可以独立进行设计.此外,由于控制阀的死区得到了有效补偿,算法的可移植性好.实验表明,所设计的控制器能实现很高的轨迹跟踪控制精度,对系统参数变化和干扰具有较强的性能鲁棒性.     

活塞式气制动阀静特性研究

对拖拉机挂车气制动系统主要控制元件之一——活塞式气制动阀的静特性做了理论分析和试验研究,表明活塞式气制动阀静特性不仅与几何尺寸、输入力和行程有关,还与制造精度、装配质量和调整误差有关.     

2D电液伺服流量阀特性研究

提出了2D电液伺服流量阀设计方案,应用磁栅霍尔传感器检测比例旋转电磁铁的角位移,并与输入控制信号对比,形成角位移信号闭环反馈;采用变传动比拨杆拨叉驱动机构,结合2D控制技术将旋转电磁铁角位移比例转换为阀芯轴向位移,斜槽敏感通道形成位置闭环反馈,提高了其控制精度和抗污染能力。建立了该阀的数学模型,对整个系统进行了仿真分析,并设计样机,进行了实验研究,实验结果表明:当工作压力为35 MPa、阀芯行程为0.8 mm时,其频宽约为120 Hz,阶跃响应5 ms,6 mm通径阀流量达60 L/min,且其质量仅为同级别阀的1/3左右,适用于机载液压系统。     

高精度气动比例压力阀设计与特性分析

设计了一种两级阀芯活塞式结构的以比例电磁铁为控制元件,采用电反馈闭环控制的高精度气动比例压力阀。该阀输出压力在0.6MPa内连续可调,且稳态精度可达0.25 kPa。建立了比例阀完整的非线性动态模型,分析了主要物理和几何参数对系统动态特性和控制性能的影响;构建了输出因子调整的模糊自适应比例加积分控制器,并利用ATmega16单片机实现了压力在设定范围内的快速高精度控制。实验结果表明,该阀在设计压力范围内具有良好的压力和流量特性;和传统PI算法相比,输出因子调整的模糊自适应算法在改善系统响应和控制稳定性的同时,显著提高了稳态控制精度,具有较高的效率和鲁棒性。     

活塞弹簧式气制动阀动特性的研究

对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件-活塞弹簧式气制动阀动特性进行了理论分析和试验研究,采用适当改变活塞弹簧式气制动阀内部参数的方法,提高了其动态特性性能指标和拖拉机挂车机组的制动性能.试验表明,活塞弹簧式气制动阀的动特性不仅与平衡弹簧刚度有关,还与进气阀口内径和阀门硬度有关.     

活塞弹簧式气制动阀静特性的研究

活塞弹簧式气制动阀作为控制阀,已广泛地应用于拖拉机挂车制动系统,气制动阀静特性直接影响拖拉机挂车机组的制动性能。为此,对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件之一的活塞弹簧式气制动阀静特性做了理论分析和试验研究,结果表明:气制动阀静特性不仅与几何尺寸、平衡弹簧刚度、输入气压及行程有关,而且与制造精度、装配质量和调整误差有关。     

气动伺服系统全局稳定快速收敛负载独立压力观测器

在气动伺服系统中实现高精度控制,通常需要采用要求全状态信息的基于模型的非线性控制算法。鉴于轻量化的设计要求或者出于成本的考虑,构建压力观测器来代替压力传感器。首先,采用李雅普诺夫稳定性理论来论证所设计的压力观测器的全局稳定性。其次,通过试验研究,选取满足试验要求的多变指数值。然后,任意设定偏离实际值的压力观测器初值,以证实该压力观测器收敛迅速且不断逼近真实值。另外,通过作用一个变刚度的载荷于系统,以证明该压力观测器是负载独立的。最后,试验表明采用所设计的压力观测器来实现气动系统的伺服控制是有效的、可行的。     

高压气动比例减压阀设计与仿真

提出一种高压气动比例减压阀,该阀由比例电磁铁控制的二位三通型滑阀式先导阀和活塞提升式主阀组成,通过压力传感器和控制器构成闭环电反馈控制,最高工作压力为31.5 MPa。该阀虽然存在少量先导耗气,但保证了压力调整的快速性和稳定性,克服了先导泄漏对减压阀的影响,避免了先导阀意外结冰的发生。在介绍结构及工作原理的基础上分析了该减压阀的特点,利用AMESim建立了考虑气源压力和负载流量波动的仿真模型。仿真结果表明:该阀在气源压力缓慢下降且负载流量大范围波动的情况下能实现稳定的压力输出,在不改变控制参数的前提下,当气源压力为31.5 MPa时输出压力可在1~30 MPa范围内稳定;先导阀预开口形式对压力精度影响较小,但应避免正开口以减少气体浪费;先导阀环形间隙高度控制在10μm左右较为合适。     

弓形和矩形先导级2D伺服阀动态特性分析

2D伺服阀基于螺旋伺服的原理将先导级和功率级集成在阀芯上,具有功率密度高和响应速度快的特点,其动态特性易受先导级节流口的影响。本文对弓形和矩形两种先导级结构的2D伺服阀动态特性及其结构参数对动态特性的影响进行研究。首先,阐述2D伺服阀的结构及工作原理,分别建立弓形和矩形先导级结构2D伺服阀的数学模型;然后,采用数值计算的方法对两种先导级结构2D伺服阀进行仿真分析,获得两者在不同结构参数(斜槽角β、先导级零位开口量h0)和不同工作压力ps下的阶跃响应特性;最后,搭建2D伺服阀的阶跃特性实验平台,获得弓形和矩形两种先导级结构2D伺服阀的阶跃特性实验曲线,并与仿真结果进行比较。结果表明,在相同结构参数(斜槽角β为82°、先导级零位开口量h_0为0. 02 mm)和20 MPa工作压力条件下,2D伺服阀采用矩形先导级结构将阀芯轴向位移对阀芯转角的阶跃响应时间,从弓形先导级结构的3. 4 ms缩短为1. 4 ms。将矩形先导级结构应用于以力矩马达作为电-机械转换器驱动阀芯旋转构成的2D电液伺服阀中,当阀芯轴向位移为0. 3 mm时,其阶跃响应时间为10 ms,基本满足2D电液伺服阀对响应速度的要求。