高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析

为揭示各参数对高速电磁阀电磁力影响机理及交互作用规律,更有效地进行高速电磁阀参数设计及匹配,首先建立了高速电磁阀有限元数值仿真模型,并通过试验进行了验证。然后结合试验设计与相关性分析思想,基于中心复合试验设计构造了相关性分析的样本点,并利用有限元数值仿真模型得出全工况平面内其响应值,进而获得了相关系数,揭示了全工况平面内电磁阀关键参数本身形成的6个一次因素及其交互作用形成的21个二次因素与电磁力的相关性变化规律。通过相关性分析得出对高速电磁阀电磁力影响显著的一次因素为线圈匝数和衔铁厚度;而二次因素对高速电磁阀电磁力的影响随各工况点的变化复杂,最后研究了线圈匝数与衔铁厚度、衔铁厚度与阻尼孔位置、阻尼孔位置与半径三组显著因素的交互作用原理,为高速电磁阀设计及其电磁力预测提供了理论指导。     

基于响应面法的电磁阀响应时间优化

为了缩短喷雾植保用电磁阀的响应时间,提高变量喷雾的精准性,该文引入响应面法优化改进型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制参数。试验采用Box-Behnken设计方法,选取电磁阀驱动电压(10、12和14 V)、PWM延迟时间(15、40和65 ms)及PWM占空比(5%,15%和25%)作为考察因素,以电磁阀开启响应时间、电磁阀闭合响应时间和电磁阀响应时间为响应值,获取了关于3个响应值的二次多项回归模型,并对其进行了验证。经响应面法分析得出,在参数优化区间内,使电磁阀响应时间最短的参数条件为电磁阀驱动电压12 V、PWM延迟时间15 ms以及PWM占空比5%,与试验测量结果差异极小。与普通PWM控制方式相比,使用改进型PWM控制信号并优化控制参数可有效缩短电磁阀响应时间。该研究为合理选择PWM控制参数提供了参考。     

并联阀芯式高压气动电磁阀的优化设计

电磁阀的开启响应时间对某水下驱动系统的性能影响较大,为减小并联阀芯式高压电磁阀的开启响应时间,根据开启过程的数学模型,推导了开启响应时间的预测模型,以预测模型为基础,运用多种群遗传算法设计了以开启响应时间为优化目标的电磁阀参数优化程序,对阀的结构参数进行优化,分析了各参数对阀开启响应时间的影响,并以优化后参数加工了试验样阀,对优化结果进行了试验验证。结果表明:在10 MPa压力下,优化后阀的开启响应时间预测值为47.6 ms,试验实测开启响应时间为48.3 ms,优化结果与实测结果误差较小。经优化,阀的开启响应时间减小了约14%,满足了驱动系统的基本要求。该研究为进一步提高驱动系统的驱动性能奠定了基础。     

基于低速困油模型的外啮合齿轮泵高速困油特性分析

为了更好地预测高速下外啮合齿轮泵的困油程度,以及高速离心作用对困油的影响。在现有研究成果的基础上,简述了困油压力仿真的静、动态模型。利用龙格-库塔法的迭代运算,获得高速下困油压力和齿轮副振动在一个困油周期内的动态仿真结果,且就困油压力与泵齿轮副动力学特性的耦合性进行了分析。结果表明,高速下泵的困油压力比较严重;困油压力越大,齿轮副的振动越剧烈;高速离心作用对困油压力的缓解效果明显;齿侧间隙和卸荷槽的共同作用能使困油压力大幅降低;高速下应尽量通过卸荷槽结构的创新设计来降低困油压力和减缓振动。该研究为下一步高速下外啮合齿轮泵的开发提供理论指导。     

猪体三维电学模型构建与验证

针对剩余电流保护装置因保护死区造成的投运率低和误动作问题,构建生物体的电学模型,获取大量的触电信号,进一步研究触电电流与剩余电流间的相互关系,可为解决保护装置存在的上述问题奠定基础。该文以猪为研究对象,采用Otsu算法将CCD相机采集的标准图像二值化,利用Canny边缘检测法提取图像轮廓并细化,在对图像归一化处理的基础上采用圆弧拟合法获取猪体轮廓关键点,并运用整体变换法获得猪体514个关键点的三维空间坐标,在ANSYS平台上建立猪的三维实体模型;基于修正系数法研究猪体组织介电特性的基础上,构建猪的电学模型并进行触电仿真试验。结果表明：触电电压相同时,面接触触电方式,左前肢-左后肢和左前肢-右后肢触电路径下平均电流密度分别为0.973和0.641 A/m2,线接触触电时分别为0.782和0.579 A/m2;相同触电方式下,左前肢-左后肢触电路径中的电流密度大于左前肢-右后肢触电路径中的电流密度,相同触电路径下,面接触触电方式触电电流密度大于线接触触电的电流密度;2种触电方式下各30组数据,触电仿真电流与触电物理试验获得电流的平均相对误差为3.5%,该电学模型在生物体触电仿真研究中可行。研究结果可为进一步研究人体电学模型提供参考。     

低扬程轴流泵模型设计与试验研究

采用变环量分布法设计轴流泵模型,应用k-ε紊流模式模拟泵站的进、出水双向流道。试验研究表明:该模型过流量大,高效范围宽,装置效率高,可以在低扬程泵站推广应用。     

基于PLUS模型的雅康高速路段景观生态风险评价

[目的] 评价区域景观生态风险,揭示其时空变化规律,为降低区域生态风险,维护区域生态安全,推进区域绿色发展提供支撑。[方法] 以土地利用数据为基础,通过其变化来建立景观生态风险评价模型,探讨2000—2020年雅康高速公路穿越县市景观生态风险的时空变化特征,并利用最优参数的地理探测器模型定量分析景观生态风险变化的驱动因素,采用PLUS模型模拟2035年雅康高速经过县市景观生态风险的空间分布特征和变化趋势。[结果] ①2000—2020年,研究区主要景观类型为林地、草地、耕地,不透水面面积增长速率最快,林地面积增加最多; ②研究区景观生态风险等级以低、较低和中风险等级为主,风险等级由高到低呈向外扩散现象; ③NDVI值、高程、年均降水等自然因素是景观生态风险变化的主要驱动因子; ④2035年两种不同情景下研究区中、较高、高风险等级的面积均有所下降,其中生态保护情景下,下降较为明显。[结论] 研究区内景观生态风险等级较低,以低、较低和中风险等级为主,生态环境呈逐渐向好趋势。生态保护情景更加符合区域可持续发展理念。     

高速插秧机钵体毯状苗纵向送秧装置的设计与试验

基于现有高速插秧机平台,改进设计适用于钵体毯状苗的纵向送秧装置。对钵体毯状苗的插秧特点进行分析。针对钵体毯状苗对纵向送秧装置的要求,对纵向送秧装置进行了详细的理论分析和设计。通过Solidworks建模并对装置的工作状态进行虚拟仿真。设计加工样机进行试验分析,试验结果表明,多次纵向送秧误差均在2 mm以内,且不存在累积误差,故满足设计要求。保证了机器在高速工作状况下,纵向送秧的精度和非送秧过程时秧苗的纵向位置固定。该文设计的纵向送秧装置使得钵体毯状苗在插秧机平台上的纵向送秧:精准、稳定、可靠。为钵体毯状苗实现高速机械插秧提供了可靠的设计方案和理论依据。     

籽棉压缩与应力松弛力学特性及模型构建

为深入研究籽棉压缩及应力松弛过程的力学特性并构建其本构模型,该研究以籽棉为研究对象开展试验,分别利用改进西原模型和五元件广义Maxwell模型对压缩和应力松弛的应力应变曲线进行描述。通过定义的本构模型对不同含水率及喂入量的籽棉力学特性试验数据结果进行参数辨识,得到相关模型参数,并探究不同因素对压缩及松弛过程应力的影响规律。研究结果表明：曲线拟合法求解籽棉压缩及应力松弛过程本构模型参数的决定系数均大于0.9,改进西原模型、五元件广义Maxwell模型可以较好地描述籽棉压缩力学特性和应力松弛特性。对籽棉压缩及应力松弛力学特性解析显示,模型参数表现出明显的应力规律：通过Duncan均值比较结果可知：籽棉压缩本构模型参数中不同含水率组间弹性模量差异均显著（P<0.05）,不同喂入量组间串联虎克体弹性模量差异显著（P<0.05）,压缩应力值与含水率、喂入量呈正相关关系;籽棉应力松弛模型参数中不同含水率及喂入量组间弹性模量及粘性模量差异均显著（P<0.05）,弹性模量、粘性模量与含水率及喂入量均呈正相关关系。籽棉压缩与应力松弛力学特性的研究可为籽棉压缩过程机理研究、模拟仿真提供理论依据,缩短机具研发过程。     

施肥模型在我国推荐施肥中的应用

本文论述了定量化施肥技术的发展过程和施肥模型的地位,重点讨论了我国在应用经验模型推荐施肥方面存在的问题和拟解决的途径。主要的问题是,广泛采用的二次多项式模型使推荐施肥量偏高;试验因素水平数少,不能正确揭示肥料效应变化趋势;边际分析时忽视了函数极值判别和产投比。据此,建议今后应减少试验因素,适当增加因素水平;提倡相交直线施肥模型;边际分析前应对函数极值进行判别。     

高速磁力泵轴向力平衡计算

磁力泵的结构设计能否保证内磁转子体的轴向力平衡直接关系到泵的寿命。如何平衡磁力泵转子的轴向力是磁力泵设计的关键技术之一。该文以一高速磁力泵为例,介绍了高速磁力泵借助冷却回路结构设计进行轴向力平衡,提出按计算通式分段叠加求解的计算方法,总结了高速磁力泵轴向力平衡设计计算步骤。用该计算方法设计的高速磁力泵样机经实际试验验证,运行平稳、性能可靠。从而证明了该轴向力平衡设计计算方法的正确性。     

电磁阀开关模式下文丘里施肥器吸肥特性研究

水肥一体化技术是提高化肥有效利用率的重要手段之一,而基于脉宽调制的电磁阀控制模式是调节吸肥量的主要技术手段,但关于电磁阀连续开关模式下的文丘里施肥特性缺乏详细的阐述。该文在5通道的管道式在线混合的水肥一体化试验平台上,采用霍尔流量传感器测试了单一通道在0.3、0.5、1、2 s的开阀时间内瞬时吸肥量变化、不同开关阀时间下单次开关的平均吸肥量变化、不同关阀时间下10次连续开关下的平均吸肥量变化,采用脉冲修正法计算吸肥流量。试验结果表明,在电磁阀连续开关模式下,基于脉冲修正法的测量精度比基于有效脉冲数法更高,在开阀持续时间为0.3～2 s时间内,其相对误差均低于4%。在最大蓄能和放能时间内,文丘里施肥器的吸肥量随开阀时间变长而减小,随关阀时间的变长而增大。单次开关下的施肥器吸肥特性试验结果显示,施肥器的最大蓄能时间(抽真空)为10 s,而最大放能时间(吸肥量稳定的时间)为1 s。该研究可为智能变量水肥一体机设计及应用提供技术支撑。     

单轴挂车电磁制动器制动力的分析研究

在研究电磁制动器结构和控制原理的基础上,遵照国家法规对拖挂式车辆制动力的要求,建立了采用电磁制动器的单轴挂车制动力模型,利用效能因数法得到了电磁体控制电流与挂车制动力大小的对应关系,并找出了满足法规要求的电磁体控制电流的范围。通过试验验证表明,理论分析正确,挂车制动力模型可靠。为进一步研究主、挂车制动力大小的匹配,提高拖挂式车辆的制动稳定性,提供了重要依据。     

环模制粒挤压过程力学建模及影响因素分析

该文旨在通过研究环模制粒机挤压过程受力状况为其节能降耗及优化设计提供一定的参考。根据环模制粒机制粒成形过程与机理的分析和对环模系统受力状况的研究,建立了环模扭矩力学模型,推导出最大物料挤压高度及最大环模扭矩的计算公式;以力学模型为基础,分析了泊松比、摩擦系数等物料特性及环模、压辊系统的结构参数对环模扭矩的影响规律。研究结果表明,物料特性对制粒能耗影响很大;在一定范围内减小模孔长径比、减小压辊直径有利于降低能耗;而采用大尺寸的环模与压辊不仅可以提高产量,同时还可以降低能耗。该研究对于降低环模制粒机的能耗具有重要意义,并可为相关的试验提供理论依据。     

基于有限元分析的核桃脱壳技术研究

核桃破壳是核桃深加工的第一步,必须首先解决。经实测发现核桃形状不规则、壳仁间隙小。试验证明核桃壳完全破裂所需的变形量大于壳仁间隙,用一般的机械挤压方法破壳必将造成大量的碎仁。该文采用结构静力分析的有限单元法,通过所建核桃的几何模型和破壳的有限元模型,对核桃在几种载荷作用下的应力分布规律进行了分析,找出了核桃壳变形量不大且产生局部裂纹点多、裂纹点易扩展的最佳的施力方式。设计了导向机构。试验表明,核桃导向装置基本实现了使核桃的椭圆长轴与破壳辊轴线平行,使核桃以滚动方式挤压扩展裂纹提高了露仁率。     

内燃机配气机构系统刚度的虚拟设计

为了确定内燃机配气机构两质量简化模型中配气机构系统刚度这一关键参数,对现有WD615机型的配气机构进行了三维建模,应用不同结构单元划分方式进行了有限元计算,在此基础上求解了多种型号配气机构系统刚度。在标定试验系统精度的基础上,采用激光传感技术对仿真结果进行了试验验证。研究结果表明:应用有限元方法计算配气机构刚度较为准确,计算结果和试验结果误差在5%之内。以刚度统计结果为基础,得出随着气门质量的增加配气机构系统刚度近似成二次多项式增加,气门系统自振频率位于30000～50000次/min。该研究为开发新型配气机构提供了依据。     

基于电磁振动的玉米粒群定向整列系统的参数优化与试验

为提高玉米粒群定向整列系统性能及精度,分析电磁振动系统设计参数对定向整列性能的影响.首先,通过分析系统的工作原理,构建了籽粒的滑移模型;其次,开展了系统动力学分析及定向阶段籽粒的受力分析,探讨了籽粒定向整列过程与系统设计参数之间的关系,选取出对系统作业性能有显著影响的参数,得到满足要求的设计参数临界条件;最后,搭建定向整列试验平台,通过三因素二次正交旋转设计试验,进一步优化设计参数,建立因素与试验指标(定向成功率、整列成功率)的回归方程.经优化计算得出:最佳设计参数范围为振动方向角32°~35°、振幅为0.1~0.15 mm、振动频率为51.5~52 Hz,相对应的试验指标定向成功率范围为63.8%~67.4%,整列成功率范围为95.8%~96.3%,其中最优参数组合为:振动方向角34.42°、振幅为0.14 mm、振动频率51.77 Hz;将系统置于最优参数组合进行验证试验,同时借助高速摄像系统对籽粒定向整列过程实时记录和分析,在无机械机构辅助的情况下,平均定向成功率为66.2%,整列成功率为97.4%.该研究可为玉米籽粒定向种植、定向育苗等相关装备的研制提供参考.