TJ型台式带锯机摇尺进料电控系统的研究

在现有台式带锯机上安装新研制的液压摇尺进料装置可以提高基准定位板的定位精度,提高产品锯割精度,减轻工人体力劳动。 采用直键开关,通过晶体二级管矩阵电路,对数字油缸进行点位控制,实现数控摇尺。 电控系统对带锯条前后两个上压辊实现举升与下落、正位与转位、正转与反转控制,可使台式带锯机制材过程达到半自动化水下。     

抽油机中比例控制系统设计与实验研究

为了提高出油量,往往要采用相应的控制策略,实现冲程下慢上快的速度控制.数字电液比例控制技术是一种将数字信号成比例地转换成液压系统中连续的流量或是压力进而进行控制对象的技术.本文以拟应用于抽油机的电液比例技术为研究对象,验证一定压力下电液比例溢流阀对油缸速度的控制性能.系统中比例阀和压力阀共同作用,相互配合,实现了双压力、双调速的工作特点.本文以对活塞预定运动轨迹的实现为基础平台,对不同的流量值和压力值进行研究,试图找出两者间存在的关系和特点,进而依据两种因素给出的特点改善各自对应的控制策略,最终找到适合于各自因数的较好的控制策略.     

基于脉动风作用下的大跨度桥梁拉索风场数值模拟

采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压力系数的变化;选取50 m高度处分析速度矢量;选取80 m高度处分析流速和迹线变化;选取拉索中心位置、拉索尾端分析拉索周围压力分布,并进行数值模拟。计算结果表明,对比文献中风洞试验的结果,流场中流体的分布特征符合类似研究的结论,可以得到合理精度的数值解;在拉索周围上、下表面形成涡街,涡流沿中轴线运动并呈现对称的形状;拉索表面压力分布和文献中风洞试验结果较吻合,并且符合工程实际。     

农用轮胎径向刚度和阻尼系数试验研究

将轮胎简化为由线性弹簧和阻尼组成的径向元件,与质量块构成单质点有阻尼自由振动系统。基于自由振动对数衰减法测试原理,研制了轮胎径向刚度和阻尼的测量装置,对一种中型拖拉机导向轮与驱动轮轮胎径向刚度和阻尼系数进行了试验研究。结果显示:径向刚度随轮胎充气压力的增大而增大,增大的趋势逐渐变缓,呈对数增加;轮胎的阻尼特性随充气压力的增大而减小,减小的趋势逐渐变缓,呈对数减小。并给出了计算农用拖拉机导向轮与驱动轮轮胎径向刚度和阻尼系数的回归公式,该公式可作为同类农用轮胎径向刚度和阻尼系数的计算公式。     

双曲线型薄壁堰泄流规律的数值模拟

【目的】推求双曲线型薄壁堰堰流的基本方程式,确定双曲线型薄壁堰的流量系数,为实际工程中流量的控制和测量提供参考。【方法】根据双曲线构建了双曲线型薄壁堰,通过能量方程式推导其流量的计算公式;数值模拟了4种不同堰顶水头的过流能力,根据模拟的流量数据利用最小二乘法拟合流量与堰顶水头的关系式,与理论推求的堰流基本公式相结合确定双曲线型薄壁堰的流量系数,辅以RNGk-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程;使用半隐式SIMPLE(Semi-implicit method for pressure-linked equations)算法求解速度与压力耦合方程组,并用VOF(Volume of fluid)法模拟自由水面。【结果】理论公式计算的流量与数值模拟的流量相差甚微,相对误差在0.3%以内,证明本研究推求公式正确。【结论】双曲线型薄壁堰的流量与堰顶水头成正比关系,该关系为流量的控制和测量提供了便利。     

基于ANSYS的农机单轮测试装置结构设计与优化

设计一套测试轮胎型号介于6.00-12与9.5-20之间的单轮牵引性能测试试验装置。对比分析了滑轨-内外框架式与平行四连杆-内外框架式2种框架结构的优缺点,确定使用前者作为装置主体,液压马达作为驱动轮胎动力源。针对在试验过程中由于地面不平整而导致传感器测力方向不稳定的问题,设计了内外框架的整体结构:测力传感器布置于内外框架间,使用预紧弹簧使两端球铰式拉压传感器始终受到拉力。利用Pro/E软件建立了装置框架三维模型,同时建立了计算外框架最大应力的数学计算模型并进行了计算。利用有限元分析软件ANSYS对其内外框架进行应力应变仿真,最大应力结果与理论计算结果相近,并在此基础上进行了结构强度分析和优化。结果表明,优化后内外框架在保证框架总体重量最小的基础上应力应变明显减小,达到使用刚度、强度。针对内外框架试验时的振动特性进行了模态分析和预测,仿真后分别得到了内外框架前四阶的固有振动频率。     

海洋立管内气液两相流流激力实验研究与计算模型

在海洋油气开发中,随着输送压力和管流速度的不断增大,由管道内流引起的振动问题成为流动安全保障的重要内容之一.通过搭建组合立管实验平台,对由气液两相流引起的流激力展开研究.根据持液率信号与实验观测结果,对立管内局部流型进行划分,对流激力的影响因素进行分析,建立了流激力波动主频和最大流激力均方根值Frms的计算模型,结果表...     

丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机设计与试验

【目的】苜蓿是一种全球性栽培、适应性广泛、营养价值高、适口性优良的作物,被誉为“牧草之王”,是重要的饲草作物之一。压扁调制是提高苜蓿收获品质必不可少的环节,通过对苜蓿进行破节、裂皮、压扁、折弯等处理,实现其茎秆与叶片同时干燥,减少因叶片过干而造成的脱落损失,提高饲草质量。然而,现有大中型割草压扁机很难适应丘陵山地种植苜蓿的收获作业,小型割草压扁机存在压扁率低、损失率高等问题。为解决丘陵山地苜蓿机械化收获难度大、压扁率和损失率难以控制等问题,设计满足苜蓿切割、压扁调制、抛撒铺放等一体化作业的丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机。【方法】对旋转切割装置、预紧力可调式压扁装置、液压起落折叠机构和安全装置等关键部件设计并确定工作参数。确定刀盘转速并分析了割刀作业效果,验证该刀盘转速作业下无漏割,且切割器的重合距离满足设计要求;确定折弯刀的结构参数且利用Ansys/Ls-dyna软件验证其切割效果优于直刀和扭转刀;确定调制辊转速和作业弹簧的尺寸及参数,并对压扁调制过程进行分析;根据田间收获作业状态需求和受力特性计算分析,选用压力10 MPa、Ф60/30-500液压油缸;计算确定安全拉杆脱钩力,以保证作...     

鸡蛋质量大小分级生产线过渡输送装置的机构运动分析

针对国产鸡蛋质量大小分级生产线效率低、破损率大的问题,设计1种鸡蛋质量大小分级生产线过渡输送装置,它能将鸡蛋从称质量后的6排转化为单排并运输到分级执行装置,并将鸡蛋从长轴水平位置翻转成长轴铅垂位置,以便装盘时鸡蛋钝端朝上。利用Solidworks建立完整的三维模型,通过三维模型对过渡输送装置的结构和工作原理进行详细说明;采用解析法对装置执行机构的运动轨迹、运动速度以及与偏心链轮传动机构速度的匹配进行分析;建立主、从动链轮瞬时传动比与主动链轮转角的关系方程并使用Matlab对其求解,获得执行机构与传动机构的精准位置关系。经分析得到了执行机构的关键设计尺寸以及偏心链轮的偏心角等参数,为样机的试制与安装提供理论基础。根据分析得到的数据试制样机成功,该装置6排称质量单排分级,效率较一般生产线提高6倍,过渡装置速度的精确匹配,使得鸡蛋破损率下降。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动反应分析

为了解一大型抽水蓄能电站地下厂房结构设计的合理性,通过建立地下厂房三维有限元模型对其厂房整体结构进行自振频率分析和共振复核。采用谐响应分析方法和时程分析方法,分别计算了厂房结构在机组振动荷载作用下、水轮机脉动压力作用下的振动反应,并依据相关规程提出振动控制标准。研究结果表明:厂房结构自振频率为23.736Hz,与尾水管低频涡带、额定转速频率、飞逸转速频率、叶片数频率、导叶后压力脉动频率保持有足够的错开度,基本不存在共振的危险性。振动荷载作用下,厂房机墩结构振幅相对较大,最大振幅发生在左侧定子基础板处,为0.064mm;最大径向动位移为0.011mm,位于上机架基础截面左侧上游基础板内侧;最大切向动位移为0.020mm,位于定子基础截面左侧上游基础板内侧,均满足设计规范控制要求;各部位径向与扭转动位移之和均小于规范规定的标准组合最大振幅值。厂房各部位最大均方根速度和均方根加速度分别为2.369mm·s~(-1)和0.124m·s~(-2),均出现在左侧定子基础板处的竖向,且均小于允许值。厂房结构最大动拉应力出现在左侧上游侧定子基础板处竖向,最大值为1.09MPa,满足钢筋混凝土结构的动强度控制标准。在脉动水压力作用下,厂房各典型部位混凝土结构各方向的振动位移、速度和加速度均较小,满足相关规范要求;部分主要构件的均方根加速度稍微超出建筑结构安全控制标准(1.0m·s~(-2)),但不会引起结构的损坏(10m·s~(-2))。     

湿天然气输送管道流体组成分布规律研究

在湿天然气管输工艺计算中,沿线不同管段流体组成的分布规律是个有待解决的问题。通过分析,认为管段持液率不同及相间滑脱是管段流体组成变化的两个原因。由于气液两相流管道一般存在相间滑脱现象,所以稳态工况下各管段组成也是变化的。通过建立计算管段内沿线组成变化的模型方程,对持液率进行了分析计算,指出持液率的变化取决于湿天然气组成、输送压力、温度和管段倾角。讨论了管段内流体组成的变化对气液相流速、温度分布和压力的影响,流体组成变化对沿线液体相速度分布有较大影响,而对压力、温降计算影响很小,并通过算例予以验证。     

山地果园运输机液压驱动系统设计

针对传统果园运输机传动系统需电网覆盖和实现无级变速结构复杂等问题,设计可快速换向,无级调速,瞬间制动,更大动力的果园运输机液压驱动系统.采用流体传动法在分析果园运输机传动系统工作原理的基础上,建立了由变量泵供油,三位四通换向阀控制运输车换向、电液比例调速阀调节运输车运行速度和蜗轮蜗杆反向自锁与溢流桥配合实现马达制动的果园运输机液压系统.通过工况分析和理论计算,对果园运输机液压系统主要元件进行选型,确定液压马达排量为42mL·r-1,液压泵流量为44L·min-1.通过对液压系统的性能验算,可知液压系统的压力损失为0.41 MPa,满足设计要求.并利用AMESim仿真软件,搭建运输车液压系统仿真模型,合理设置主要元件参数,并对系统性能进行仿真分析,仿真结果表明:该液压系统能够模拟果园运输车不同负载状态时上行、停止和下行的实际运行过程,验证了液压系统的可行性,得出运输车速度受负载影响较小,液压马达输出扭矩为66 N·m与理论计算值63N·m大小基本相符,拖车以0.71 m·s-1速度匀速运动,达到预期以0.7m·s-1设计要求,满足运输机对动力和运输速度要求.为山地果园液压驱动轨道运输机的研制提供理参考,有助于果园运输机的可靠性测试.     

核桃定向破壳装置设计及试验

【目的】核桃破壳是核桃加工过程中的重要工序,针对现有核桃破壳方法因随机运动而导致碎仁率高的问题,基于核桃的外形特征和力学特性提出一种采用振动调姿定向破壳方法,并开展试验研究,以提高核桃的破壳质量。【方法】以云南大姚103核桃为研究样本,测得了核桃的横径、纵径、棱径,以及沿3个方向的破壳力,核桃破壳时沿横径方向施力,不仅所需的破壳力小,而且碎仁率低。基于这一受力特征,设计了一种由皮带和压板组成的楔形定向破壳装置,并对核桃破壳过程中各瞬时进行力学分析,确定了影响破壳性能的主要因素。以破壳率、碎仁率为评价指标,采用单因素试验法,确定了皮带速度、弹簧刚度系数、压板倾角的选取范围;并以皮带速度、弹簧刚度系数、压板倾角为试验因素,开展了三因素三水平正交试验;以提高破壳率、降低碎仁率为目标,运用Design-expert软件对试验因素进行参数优化,获得了各因素的最优参数组合。【结果】基于所研制的定向破壳装置开展了定向破壳试验,结果表明：当皮带速度为93 mm/s,弹簧刚度系数为42 N/mm,压板倾角为2.5°时,破壳率为97.2%,高路仁率86.5%,碎仁率为13.5%。【结论】提出的定向破壳方法...     

空气-水立管系统的严重段塞流瞬态数学模型

严重段塞流形成时,空气-水立管系统的压力和管内瞬时流量等参数大幅波动,不仅对下游设备造成冲击,而且容易导致管道剧烈振动等危害,准确计算严重段塞流瞬态流动参数是评估其危害的基础。基于气体、液体连续性方程与混合动量方程建立严重段塞流瞬态数学模型,详述数值积分方法,对立管试验装置中的严重段塞流现象进行数值模拟,并对模拟结果进行了验证。数值积分中,采用向后欧拉格式进行预报,梯形法校正;采用变时间步长以提高计算效率且保证精度;开展室内试验,并将严重段塞流循环周期、立管底部压力的试验结果与模拟结果进行了对比;将气、液流速和含气率等瞬态流动参数的模拟值与Fluent软件的计算结果进行了对比。结果表明:该数学模型和数值方法能够较好地计算典型严重段塞流的瞬态流动参数,有利于严重段塞流危害的准确评估。     

井下震源发生器设计及动力性能仿真

针对随钻地震强度低、不利于井眼间防碰监测的问题,设计了一种井下震源发生器,主要由活塞、弹簧、固定套筒、冲击锤、止推套筒铁砧和延时装置等组成,正常作业时能利用钻井液对动力装置蓄能,且不产生误震,通过钻井液蓄能、卡点解除等简单操作便能得到高效冲击功的功能。基于流体连续性方程、伯努利方程、水垫阻力和水头损失等流体力学理论,以冲锤为研究对象,建立了井下震源发生器的动力学模型,通过Matlab Gui进行数值模拟程序编制,获得井下震源发生器输出性能变化规律,并研究了不同弹簧刚度对冲锤冲击功、冲击效率等输出性能的影响。结果表明,在钻井液密度较低时,弹簧刚度越大,冲锤最大输出性能越好,最大冲击功为264.14J,所对应的冲击效率为50.41%;最大冲击速度为2.97m/s,所对应的位移为64.5mm;产生的最大震击力为71.28kN,满足丛式井防碰监控的需求。     

直筒式压榨蓖麻油的工艺参数优化

蓖麻油具有很高的经济价值,现广泛应用于医学、化妆品和工业等领域。直筒式压榨法由于压榨温度易控制、榨取的油脂原生态特性良好等优势,成为提取医用蓖麻油的最佳方式之一。为研究直筒式压榨提取蓖麻油的最佳热榨工艺参数,从而提高压榨效率,利用单轴压榨液压加载装置进行压榨试验分析,采用单因素试验考察保压时间、压榨压力、物料温度、加载速度对直筒式压榨出油率的影响,并运用二次回归通用旋转组合设计分析四因素五水平下的压榨出油效果,得到了一定条件下出油率的变化规律,并根据回归方程利用统计优选法寻优,从而提取直筒式压榨的最佳热榨工艺参数。试验结果表明,各工艺参数对压榨出油率的影响次序为:保压时间压榨压力物料温度加载速度。当设定保压时间为10min、压榨压力为18MPa、物料温度为70℃、加载速度为2mm·s-1时,直筒式压榨达到最大效率,实际出油率为(65.08±0.26)%。理论计算值为65.41%,理论值与试验值的相对误差仅为0.505%,回归模型可靠。     

基于重叠网格的皮蛋喷淋涂膜仿真研究

为了加深对皮蛋喷淋涂膜工艺的认识,使用Fluent软件中重叠网格耦合VOF模型开展两相流研究,获得皮蛋不同摆放姿势下的液膜润湿比,并以膜厚变化指数为响应值,结合Box-Behnken试验筛选出悬垂液滴去除时最优吸管参数与工作压力,结果显示：尖端朝下摆放的皮蛋经过喷淋后液膜润湿比为1,而钝端朝下摆放的皮蛋经过喷淋后液膜润湿比仅为0.836,筛选出最优吸管参数组合为间距14.50 mm、直径12.09 mm、工作压力6.97 kPa、膜厚变化指数预测值为0.636。在最优吸管参数组合下进行仿真试验,并利用气吸装置开展悬垂液滴去除试验,试验结果显示,膜厚变化指数仿真值与预测值的相对误差为1.73%,膜厚变化指数的实际值与预测值的相对误差为7.55%,与仿真值的相对误差为9.12%。结果表明本研究的耦合模型可用于皮蛋喷淋涂膜仿真试验。     

圆管气-液旋流分离器的数值模拟

建立了圆管气-液旋流分离器结构设计简化模型,通过研究液滴和气泡的轨迹并结合传统分离器的设计经验,完成分离器的结构参数设计和计算。使用Fluent软件对单、双入口分离器内部速度分布和压力分布进行数值模拟研究。轴向速度在分离器中心区域方向向上,在该区域外侧向下,拟合了最大轴向速度与入口混合物速度的经验关联式;切向速度在分离器中心位置为0,在径向先增大后减小,在壁面处为0,漩涡在最大值两侧分为两层,内侧为准强制涡,外侧为准自由涡;径向速度数量级比切向速度和轴向速度均小,并且在轴线的两侧一正一负,在分离器中心位置为0,沿着径向先迅速增大后减小,在壁面处为0。在下部液相空间的截面上,压力在圆管壁面处最大,在中心处最小;在轴向上,随着液位的升高,压力逐渐增大。对比单、双入口分离器的模拟结果,双入口切向速度、径向速度和压力的分布对称性更好,流场更稳定,动能损失更小,由此证实了在单入口情况下,分离器流场的不对称性由入口效应所致。     

丘陵山区小型马铃薯收获机设计与试验

针对中国西南丘陵山区马铃薯收获作业中存在的引进机型适用性低、明薯率低、伤薯率高、破皮较严重、机械化收获程度低的问题,设计一种适用于丘陵山区的小型马铃薯收获机,整机主要由三点悬挂装置、挖掘装置、激振式分离筛、多级振动调整装置、挖掘调整装置、变速箱、传动装置等组成。结合具体作业要求,对挖掘装置和升运分离装置进行参数确定和选型设计。挖掘铲为设有圆弧过渡曲面的二阶铲,增强了碎土剪切性能,提高了顺土能力。建立挖掘过程的挖掘装置阻力模型和运动学模型,并对挖掘装置进行有限元分析,得出挖掘装置的最大应变为5.05×10^-8 m·m^-1,最大应力为9 327.7 Pa,最大变形为2.98×10^-4 mm。建立马铃薯升运过程的运动学模型,对薯土混合物的运动形态进行分析,根据所计算的相关参数设计了二次正交旋转组合试验,分别对各试验指标进行响应曲面分析。发现影响明薯率的主要因素为作业速度和分离筛倾角,影响伤薯率的主要因素为作业速度和分离筛倾角,影响破皮率的最主要因素为入土角和分离筛倾角。田间试验结果表明:当作业速度为1.05 m·s^-1,入土角为17°,分离筛倾角为15°时,试验条件下的明薯率为96.7%,伤薯率为1.3%,破皮率为1.5%,上述指标优于国家标准,符合马铃薯收获作业要求。     

沙槽设计与纵向插草测试研究

为了研究草沙障铺设过程中插入阻力和牵引的大小和影响因素,并为固沙装备铺设系统和牵引动力系统设计提供理论参数,本研究设计并搭建了草沙障插入装置试验平台,对刀盘在沙地中插草过程进行了参数化建模,分析了刀盘各运动状态下的受力因素,并进行了参数化计算和公式推导,建立了不同运动状态下插入阻力和牵引力平衡方程。结果表明,通过单因素和正交试验研究,铺设速度对插入阻力和牵引力大小并无明显影响,但是插入深度和铺设厚度对两者影响显著。建立插入阻力和牵引阻力与插入深度、铺设厚度、铺设速度之间的回归模型,通过分析回归模型和响应面结果最终得出影响插入阻力的因素主次顺序为铺设厚度和插入阻力,影响牵引力的因素主次为插入深度和铺设厚度。将实际测量值与理论模型计算值比较,最后得出相近程度达到98%左右。