脉动压力诱导注射时螺杆功率特性分析
第16卷 第4期
2008年8月
材 料 科 学 与 工 艺
MATER I A LS SC I ENCE &TECHNOLOGY
Vol 116No 14Aug .,2008
脉动压力诱导注射时螺杆功率特性分析
王 权,瞿金平
(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工
工程教育部重点实验室,广州510640,E 2mail:wq2001126@https://www.wendangku.net/doc/fd12466150.html, )
摘 要:为了探讨动态成型工艺参数对注射时螺杆功率消耗的影响规律,采用自行修正的Tanner 本构方程研究了动态注射过程中螺杆功率消耗对振动力场的响应,建立了振动力场作用下注射过程螺杆功率消耗的理论模型.从理论上分析了动态注射过程中,螺杆上的功率消耗变化情况,并给出了解析解.研究表明,在施加轴向振动的情况下,螺杆上的功率消耗明显降低,并且随着振动强度的增强,降低的幅度增大.关键词:振动力场;注射;Tanner 本构方程;螺杆;功率特性
中图分类号:T Q320文献标识码:A 文章编号:1005-0299(2008)04-0458-05
Ana lysis on power character isti c of screw under pulsi n g 2pressure 2i n duced i n jecti on m old i n g
WANG Quan,QU J in 2p ing
(The Nati onal Engineering Research Center of Novel Equi pment for Poly mer Pr ocessing,The Key
Laborat ory of Poly mer Pr ocessing Engineering of M inistry of Educati on,South China University of Technol ogy,Guangzhou 510640,China,E 2mail:wq2001126@https://www.wendangku.net/doc/fd12466150.html, )
Abstract:I n order t o exp l ore the rule of a scre w’s power consu mp ti on in an injecti on p r ocess influenced by dy 2na m ic injecti on molding technical para meters,the res ponse of power consu mp ti on of a scre w in a dyna m ic in 2jecti on t o the vibrati on force field (VFF )was studied with self 2a mended Tanner constitutive equati ons .Theo 2retical models of power consump ti on of the scre w in injecti on under VFF were established .The change of scre w ’s po wer consu mp ti on in the dyna m ic injecti on was studied in theory and the analytical s oluti on was p res 2ented in VFF .Results were deduced that the power consu mp ti on dr opped while the axial vibrati on was ap 2p lied,and the decline range increased with the enhance ment of vibrati on strength .
Key words:vibrati on f orce field;injecti on;Tanner constitutive equati ons;scre w;power characteristic
收稿日期:2005-05-26.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(10472034);国家自然科
学基金仪器基金资助项目(20027002).
作者简介:王 权(1977-),男,博士生;
瞿金平(1957-),男,教授,博士生导师.
瞿金平发明了塑料电磁动态成型技术,并将其
广泛应用于塑料的挤出、注射等成型加工领域[1～4].塑料电磁动态注射成型技术是将振动力场直接作用于塑料注射成型加工全过程的一种全新的注射成型技术[5,6]
,其基本原理是在直接的振动力场作用下,在熔体的主要剪切流动方向叠加了一个附加的应力,使材料的加工行为和状态由组合应
力决定,从而改变了传统注射条件下高分子材料加工过程中的流变行为,强化了加工中的物理和化学过程,改变了制品的聚集态结构,使充模流动变得
更加均匀,从而提高了注射制品的性能[7]
.往复式螺杆注射成型机是加工塑料制品的一种主要机械设备,螺杆则是注射机的心脏部件,对螺杆性能评价的主要标准之一是能量消耗.在塑料注射过程中,注射螺杆相当于活塞前移,这样固体输送段和压缩段固体颗粒与料筒内壁由于摩擦力的作用而消耗能量,同时,压缩段和计量段的熔体与料筒内部由于粘弹性作用产生阻力也要消耗能量.注射时消耗在螺杆上功率也占主要的一部分,
所以有必要研究注射过程螺杆的功率消耗情况.
对于振动力场下注射时螺杆的功率消耗尚未有人涉及.本文主要从理论上研究螺杆轴向振动力场下,注射时螺杆的功率消耗变化情况并求出了其解析解,并与未施加振动时的情况进行对比,从理论上解释了动态注射成型技术可以节能、降耗的原因,为动态注射成型技术的进一步研究和螺杆的设计打下了理论基础.
1 理论模型的建立
111 螺槽固体区域的能耗
将螺槽按平面展开,把通常分为3段的螺杆
分为两部分,一部分是压实的固体,一部分是被塑化后的熔体,并假设分界线是线性的,且是螺杆压缩段展开平面的对角线,如图1所示
.
图1 螺槽展开示意图
假设径向压力和沿螺槽方向压力的比为常数
M ,且与位置无关,则螺杆在固体床区域所受摩擦
力的大小可以表示为
F =f M p s W l s .
(1)
式中:P s 为沿螺槽方向的压力;f 为固体物料和料筒之间的摩擦系数;l s 为固体物料沿螺槽方向分布的长度.
由于螺棱部位的整体面积相对于螺槽的整体面积比较小,忽略螺棱这一部分的功率消耗.若注射时螺杆轴向运动速度为v,则由于固体颗粒与料筒之间的摩擦力而消耗的功率可表示为
P s =F ?v .
(2)
112 熔体区域的能耗分析
11211 螺杆螺槽中熔体区域的能耗分析
图2是螺槽展开运动示意图.假设螺杆静止不动,料筒以速度V 水平运动和轴向振动.设料筒轴向振动的振幅为A,振动的角频率为ω,则轴向的位移表达式
S =V t +A sin ωt .
(3)
则料筒的轴向速度可以表示为
v =V (1+εco s ωt ),(4)
式中:ε表示轴向振动强度因子,其表示方法可由
式(4)求得
ε=ωA V
.(5
)
图2 螺槽展开运动示意图
设螺槽深为H,螺棱间隙为δ,它们在x 方向上压力降不大,功率消耗很小.这样分别在两部分
建立在振动力场作用下的z 方向的流体动力学方程,这里既考虑振动对黏度的影响,也考虑振动对速度的影响,于是有
v z (H )=v ?cos θ.(6) 若只考虑料筒拖曳作用,连续方程自动满足,
忽略惯性项,运动方程为
0=-5p 5z +5τz 5y
.(7)假设沿螺槽方向的压力降不变[8]
,即
5p 5z =Δp
l
.
(8)将式(8)代入式(7)可以得到
5τz
5y =Δp l
.
(9)积分并利用边界条件得
τz =
Δp
l
y .(10) 在注射过程中,由于螺杆轴向的振动,使熔体
的流动变为非稳态的流动,这样高分子的黏弹性变得比较重要,因此,选用Tanner 本构方程
τz
+λ5τz
5t
=η( γ) γ.(11)对Tanner 本构方程进行修正[9]
,将η(
γ)表示为η( γ)=K 12
ЦΔ
n -1
2
,(12)
式中
1
2
ЦΔ表示形变速率张量的第二不变量.若用名义剪切速率近似处理上式,则
12ЦΔ≈v x (H )H 2
+v z (H )H
2
=
v H
2
(sin 2θ+cos 2
θ)=
v
H 2
=
V (1+εcos ωt )H
2
.
(13)
?
954?第4期王 权,等:脉动压力诱导注射时螺杆功率特性分析
令
η0=K V
H
n -1
.
(14)
式中:η0表示料筒速度为V 时熔体做纯剪切流动
的名义表观黏度.因此,修正后的本构方程为
τz +λ5τz 5t =η0
(1+εco s ωt )n -15v z
5y .(15)将式(11)代入式(15),利用边界条件v
y =H
=v z ,v
y =0
=0得v =v z +
1
2η0l (1+ε
cos ωt )n -1
?
Δp +λ5p 5t
(y 2-H 2
),
(16)
则体积流率为
Q (t )=
∫0
W ∫
H
v d y d x .(17)
将式(16)代入式(17)积分
Q (t )=[v z H -13η0l (1+
εcos ωt )n-1?Δp +
λ5p 5t H 3
]W.(18)
在注射过程中,由于螺杆的流量Q (t )≈0,这样
由式(18)可以得到
Δp =3η0lv co s θH
2
[1+14n (n -1)ε2
-n
ε(1+ω2λ2)
12cos (ωt -θ1)+n (n -1)ε2
(1+4ω2λ2)
12cos (2ωt -θ2)].(19)式中:θ1=arctan (ωλ);θ2=arctan (2
ωλ).于是将式(19)代入式(10)得
τz =3η0v co s θH
2
[1+14n (n -1)ε2
-n
ε(1+ω2λ2)
12cos (ωt -θ1)+n (n -1)ε2
(1+4ω2λ2)12co s (2ωt -θ2)]y .(20)取y =H 可以求得在螺槽中受到熔体的阻力为
F H =τz W l c =
3η0v W l c co s θH [1+14n (n -1)ε2
-n
ε(1+ω2λ2)
12cos (ωt -θ1)+n (n -1)ε2
(1+4ω2λ2)12cos (2ωt -θ2)],(21)式中:l c 表示熔体物料沿螺槽方向分布的长度,这
里取计量段长度和压缩段长度的一半之和.因此,
在这个阶段的功率消耗为
P H =F H ?v ?cos θ.
(22)
由式(21)和式(22)得到螺槽熔体的平均消耗功
率为
P H ≈
3η0W l c V 2
cos 2
θ
H
1+
14
n (n -1)ε2
.(23)
11212 螺杆螺棱部位熔体区域的能耗
注射时螺棱间隙内功率消耗可近似认为具有与螺槽中输送熔体功率消耗类同的表达式,这样只要将螺槽深度H 换成螺棱间隙δ值,螺槽宽度
W 换成螺棱宽e 即可求得螺棱间隙中消耗的平均
功率.螺棱所消耗的平均功率
P e =3η0el c V 2co s 2
θδ1+14
n (n -1)ε2
.
(24)
熔体对料筒的所有作用力而产生的平均功率消耗为
P c ≈P H +P e =3η
0l c V 2
co s 2
θ?
W H
+e
δ1+
14
n (n -1)ε2,(25)
因此,总功率消耗为P =P s +P c .
由式(25)可见,注射时熔体部分螺杆的功率消耗与注射速度、槽宽和槽深之比,螺棱宽和螺棱间隙之比成正比,与非牛顿指数n,振动强度等也有关系.另外从式中易见,对于非牛顿流体,随着振动强度的增大,功率消耗将会减小.
2 实例计算与分析
螺杆参数为:螺杆直径(D )30mm;螺槽宽度(W )25mm;螺槽深度(H )215mm;螺旋角(θ)180°;螺棱宽度(e )216mm;螺棱间隙(δ)0115mm.计算所使用的物料为LDPE (非牛
顿指数n =0141),注射螺杆的长径比20,固体输送段长度10D ,熔融段长度5D ,均化段长度5D .
由图3可以看出,螺杆的功耗随着注射速度的增大而增加.当注射速度很小时,随着注射速度的增大,螺槽处消耗的功率缓慢增加;当高速注射时,功率消耗随注射速度的增大急剧增大.因此,注射速度是影响注射时螺槽处功率消耗的主要因素.从图中亦看出,动态注射时,施加轴向振动后的曲线均在不加振动曲线之下.当频率一定时,增加振幅,注射时螺槽处功率消耗减小;振幅增加,频率一定,功率消耗也减小.即振动强度越大,注射时螺槽处功率消耗减小的幅度越大.
?064?材 料 科 学 与 工 艺 第16卷
图3 不同振幅下注射时螺槽功率消耗曲线
从图4可以看出,当振动频率一定时,在低速
注射时,振动强度对功率消耗的影响很小,随着注射速度的增大,振动强度对功率消耗的影响也越来越明显,并且随着频率的增大,螺槽处消耗功率减小的幅度也越来越大
.
图4 不同频率下注射时螺槽功率消耗曲线
由图5,图6可得出与图3,图4类似的分析结果,即理论曲线都反映出振动力场对注射螺杆功率的减小作用.而且图5理论曲线的变化趋势与图6的理论曲线的变化趋势相同,即随着振动力场的引入,注射时螺棱处的功率消耗亦减小
.
图5
不同振幅下注射时螺棱功率消耗曲线
图6 不同频率下注射时螺棱功率消耗曲线
对于螺槽固体的压力p s ,经实验确定,其值约为418MPa .固体段的长度取为输送段的长度与压缩段长度的一半,即1215D ,摩擦系数f =0125,径轴向压力比M =015.因此,固体段消耗的功率为
P s =f M p s W l s ?V (1+εco s ωt ). 由图7可见,动态注射时,螺杆固体段的功率消
耗随着注射速度的增大直线增加,且周期性波动
.
图7 注射时固体段功率消耗曲线
动态注射时,螺杆总的功率消耗为熔体段功率消耗和固体段功率消耗之和.由图8,图9
可以
图8 不同振幅下注射时螺杆总功率消耗曲线
?
164?第4期王 权,等:脉动压力诱导注射时螺杆功率特性分析
图9 不同频率下注射时螺杆总功率消耗曲线
得出与上面相类似的分析结果.但由于注射时螺杆总的平均功率消耗没有考虑到振动对固体段的影响,在注射过程中,由于固体段摩擦力而消耗的功率占到注射时螺杆功率消耗的70%左右,所以图中曲线趋于平缓.
当注射速度为40mm/s时,振幅014mm,频率25Hz时,螺杆不同区域的功率消耗分析见表2.
表2 螺杆不同区域的能量消耗比较
区域
能量消耗/W
未施加振动振动力场
降低百分比/%
螺槽螺棱固体段7817
8015
72810
66195
68150
728100
1419
1419
实际上振动力场对固体塞的长度,密度以及沿程压力,摩擦系数等都有影响,从式(1)可以看出,对固体段的功率消耗同样也有影响,在振动力场下,注射螺杆总的功率消耗有很大程度的减小,证明振动力场对固体段的功率消耗是有影响的,此问题将有待进一步研究.3 结 论
通过理论模拟结果与曲线的分析,可以得出振动力场下注射时螺杆的功率消耗随着振幅和频率的增加而减小,而且减小的速率逐渐增大.理论分析在一定程度上反映了振动力场对注射螺杆功率消耗的影响规律,对于动态注射成型技术与螺杆的设计有一定的指导意义.
参考文献:
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?材 料 科 学 与 工 艺 第16卷
水轮发电机组压力脉动监测分析技术培训资料
TN8000 水轮发电机组压力脉动监测分析系统 培训资料 北京华科同安监控技术有限公司
目录 1、引言 (1) 2、压力脉动成因及特征频率 (1) 3、压力脉动监测系统的关键技术 (2) 3.1、测点选择 (2) 3.2、传感器的选型和安装 (3) 3.3、压力脉动信号的采集、分析、处理和评价 (4) 4.TN8000压力脉动监测系统的构成 (5) 5.TN8000压力脉动监测系统功能 (6) 5.1实时监测与分析 (6) 5.2报警和预警功能 (7) 5.3故障诊断功能 (8) 5.4优化运行 (8)
压力脉动监测分析系统 1、引言 压力脉动是水轮机最普遍的不稳定因素，是导致水电机组振动的主要原因之一，流场的压力脉动周期性地作用在流道壁面上和转轮上，引起结构和部件的振动。压力脉动过大时会引起水轮机和厂房结构振动、叶片裂纹和断裂、机组运行不稳定和轴承损坏，当压力为负压时，可能造成空化和空蚀，伴随较强烈的噪音。因此对水轮机各过流段的压力脉动进行监测分析，研究其规律，可以全面掌握机组的水力特性，对指导和保护机组实际运行,开展针对性的状态检修有重要意义。 2、压力脉动成因及特征频率 水轮机水力压力脉动主要是由于通道中流动的射流、脱流、分离和涡旋等造成的，主要因素有： ●由于转轮出口水流偏离法线出口，产生正或负环量，在尾水管中形成螺旋 状涡带而引起的脉动； ●水轮机涡壳中流速不均匀而产生的交变水动力； ●水轮机转轮旋转时，叶片相对于导叶的位置不断变化，引起绕叶片的环量 周期性的变化，形成了交变水动力； ●导叶和转轮之间的水压力变化，引起作用于叶片上的交变水动力； ●尾水管中的压力脉动所引起的交变水动力； ●固定导叶、活动导叶和转轮叶片尾缘后面形成的卡门涡，也引起作用于叶 片上的交变水动力； ●水轮机密封所产生的水压脉动； 由上述水力激振力引起的压力脉动主要包括以下几种频率成分： ●水轮机导叶通过频率n w w f kZ f 式中：k 为正整数，w Z 为导叶数，n f 为转轮转频。 ● 水轮机固定导叶卡门涡频率ks f 在280Hz 以上。●水轮机活动导叶卡门涡频率kb f 在236--278Hz。
脉动风时程matlab程序
根据风的记录，脉动风可作为高斯平稳过程来考虑。 观察n 个具有零均值的平稳高斯过 程，其谱密度函数矩阵为： _Sii ^）気临）...% （灼）］ ?、 S 21（国）S 22（⑷）...S 2n （⑷） S （CO ）= ±1（00）乳儉）…Snn （G0）_ 将SC ）进行Cholesky 分解，得有效方法。 其中, T H C ）为H （「）的共轭转置。 根据文献［8］，对于功率谱密度函数矩阵为 SC ）的多维随机过程向量， 模拟风速具有如 F 形式： j N V j ⑴=送 Z ‘H jm ?)| cosb l t 理 jm ? )P ml ] m=! l ± j =1,2,3..., n （12） 其中，风谱在频率范围内划分成 N 个相同部分，△⑷=⑷/N 为频率增量，H jm （⑷丨）为 上述 下三角矩阵的模，jm （打）为两个不同作用点之间的相位角， r ml 为介于0和2二之间 均匀分布的随机数， j =|是频域的递增变量。 文中模拟开孔处的来流风，因而只作单点模拟。即式（ 4）可简化为： N v （t ）=送 |H （创）72M cos b |t +d 】 （13） im 本文采用Davenport 水平脉动风速谱： 2 4kx 2 S v （n ）二 V 10 2 473 （ 14） n （1 x ） 式中，S v （n ）――脉动风速功率谱; n ——脉动风频率（Hz ）； k ——地面粗糙度系数； S( ) = H( J H C )T (10) H （；：；■）= 旳11心） |H 21（豹） H 22 C 0 ... Bnlg) H n2( ) ... H nn?) 一 (11)
脉 动 压 力 测 试 系 统
脉动压力测试系统 成都泰斯特所做的脉动压力测试系统主要由四部分组成：传感器、信号调理器、数据采集器、应用软件。数据采集器型号为TST6300，应用软件安装在上位机，通过以太网进行数据交换：Puls 1.0压力脉动监测、DAP6.0多功能通用测试软件 根据我们为高校实验室和科研单位组建系统经验和广东水利科学研究院的需要，推荐以下硬件方案供选择。 压阻传感器 TST63000动态数据采集系统 上位机（带网络接口的计算机） TST6300将传感器供电、信号放大、采集等功能全集成于一体，接上传感器即可测试。TST6300有一个嵌入式CPU，通过TCP/IP协议与主控机行通讯，一台主控机可同时控制16个采集设备。 下面分别是各部分主要技术指标： 一、压阻传感器 根据实验室需要配置不同量程的水工专用传感器： 量程：1Kpa、5Kpa 10Kpa 50Kpa 过载：200% 二、TST6300动态数据采集系统 TST6300动态数据采集系统每台8/16个并行采集通道，每通道最高200K，集信号放大、滤波、传感器供电、数据采集、数据存储为一体，参数程控设置，直接接收毫伏级信号。数据通过RJ45以太网口或USB接口与上位机进行通讯，TST6300与应变式/压阻式传感器连接，通过上位机安装的DAP6.X系统程序，组成动态测试系统，方便地完成速度、加速度、位移、力、压力等物理量的信号采集。系统小巧、结构紧凑、连接简便，为现场测试和实验室测试人员提供了高性能的测试解决方案。
产品特点： 1. 适用范围广：每通道最高达到200K的采样率(向下可调)，可满足机械振动、机构响应、脉动等较低频率的速度、加速度、位移、压力等进行连续实时监测。 2. 扩展方便：每台采集器有8/16个并行通道，一台上位机可同时控制16台并行采集器，即单台计算机就可同时控制256个通道。既可单机使用，又可多机组成基于局域网的多通道测试系统。 3. 系统稳定可靠：TST6300的系统软件DAP6.0是我公司自行配套设计的，运行稳定、可靠。全中文操作平台操作简单。数据格式开发，支持用户专用程序开发。支持EXCEL、Matlab、Word数据格式调用。 技术指标: 1、通道数：并行16CH/台 2、输入量程：±5mV~±5V，多档可调 3、输入方式：差分/单端（±5V） 4、采样率：200K sps/CH，向下多档可调 3、存储深度：128K样点/CH（瞬态模式），海量（监测模式） 4、工作模式：瞬态在线、瞬态离线、在线连续 5、触发方式：内触发、外触发、手动触发 6、AD精度：16bit 7、带宽(-3dB)：0~100KHz 8、综合误差：±0.3% F2S 9、适用电桥电阻：60Ω～5kΩ 10、供桥电压：2V，4V，6V，10V（电流50mA） 11、平衡方式：自动平衡 12、低通滤波器（－3dB）：1k Hz ~100k Hz，多档程控可调 14、工作温度：-10°C ~ +50°C 15、电源：220V/50Hz 16、通讯接口：RJ45 三、软件部分： 运行平台：winxp/win98 1、脉动压力监测 Puls1.0脉动监测软件对低速动态信号进行连续不间断采集功能，同时进行FFT计算，可长时间的监测并存储数据。检测后可同时调出两组数据进行分析或相关计算。 频域窗 时 域 窗 1、通讯功能：设定需要使用的采集器个数并与上位机相连。
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根据风的记录，脉动风可作为高斯平稳过程来考虑。观察n 个具有零均值的平稳高斯过程，其谱密度函数矩阵为： ????????????=)(...)()(............)(...)()()(...)()()(2122221 11211ωωωωωωωωωωnn n n n n s s s s s s s s s S （9） 将)(ωS 进行Cholesky 分解，得有效方法。 T H H S )()()(*ωωω?= （10） 其中， ????????????=)(...)()(............0...)()(0 ...0)()(212221 11ωωωωωωωnn n n H H H H H H H （11） T H )(*ω为)(ωH 的共轭转置。 根据文献[8]，对于功率谱密度函数矩阵为)(ωS 的多维随机过程向量，模拟风速具有如下形式： [] ∑∑==++???=j m N l ml l jm l l jm j t H t v 11)(cos 2)()(θωψ ωωω n j ...,3,2,1= （12） 其中，风谱在频率范围内划分成N 个相同部分，N ωω=?为频率增量，)(l jm H ω为上述下三角矩阵的模，)(l jm ωψ为两个不同作用点之间的相位角，ml θ为介于0和π2之间均匀分布的随机数，ωω??=l l 是频域的递增变量。 文中模拟开孔处的来流风，因而只作单点模拟。即式（4）可简化为： []∑=+???=N l l l l t H t v 1 cos 2)()(θωωω （13） 本文采用Davenport 水平脉动风速谱： 3/422 210 )1(4)(x n kx v n S v += （14） 式中，－－)(n S v 脉动风速功率谱； －－n 脉动风频率(Hz)； －－k 地面粗糙度系数；
飞机液压系统压力脉动测试方法研究
飞机液压系统压力脉动测试方法研究 发表时间：2019-05-09T09:20:19.240Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：崔承威 [导读] 对于飞机液压系统压力脉动测试。通过该论证方法，能够有效的完成数据采集、分析工作。为飞机的可靠性分析工作奠定基础。沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳 110034 摘要:通过对某型飞机液压系统布置、工作方式与外部环境的分析。总结出压力脉动测试试验方法。探为飞机液压系统压力脉动测试工作提供解决方案。对飞机液压系统压力脉动值过大给出初步的解决方案 关键词：压力脉动测试压力传感器动态标定数据记录 引言 作为飞机液压系统的可靠性测试工作之一，飞机发动机地面开车液压系统压力脉动测试，要求测定发动机地面开车状态下液压泵出口压力脉动值。评定测出的压力脉动值是否符合现行有关标准，以保证飞机液压系统可靠、安全工作。 1.试验设计 本试验的本质是对飞机液压泵出口压力的周期性变化进行测试，在液压泵输出压力单周期内的压力变化量值。通过搭建压力传感器、放大器、记录仪组成的测试系统完成试验。试验测试系统示意图如图1所示。 图1 试验测试系统示意图。 2.压力传感器 2.1压力传感器类型的选择 压力传感器作为压力脉动测试的重要组成部分，将泵出口压力转换为模拟信号，传统的压力传感器可以选择半导体压电阻型传感器和静电电容型传感器。两种传感器的特点为： 半导体压电阻型传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力使薄片产生压电阻抗效果，从而以电压形式输出变化的压力信号。 静电电容型传感器是将玻璃的固定极和硅的可动极相相对而形成电容。同样以电压形式输入变化的压力信号。 试验进行过程中，因现场噪声高，电磁环境复杂，静电电容型传感器因工作原理的特性，极易发生严重的零点漂移现象。无法保证测试精度与准确性。而半导体压电型传感器抗干扰能力明显优于静电电容型传感器，可满足试验要求。 2.2传感器的标定 因为压力脉动测试所测压力信号为动态信号，需对传感器进行动态标定，以某型飞机为例，飞机使用的液压泵为9柱塞式柱塞泵，液压系统最大驱动转速为4400r/s，液压泵输出压力频率计算公式为： 表1 发动机开车状态对应频率表 对应的，需要对传感器进行上述频率的动态灵敏度标定，以满足试验需要。 3.数据记录要求。 根据计算，液压泵出口压力最大频率为660Hz，单个周期采样次数与精度成正比。采样频率越高，试验采集压力波形越趋近于真值。因此，选择的采样速率需在660Hz频率的30倍以上。大于20kS/s/ch的采集速率，可以达到对测试压力信号单个周期超过30次以上的数据采样。保证对试验结果的精度要求。 4.测试系统的最终组成。 试验中选择半导体压电阻型传感器作为测试传感器。该类型传感器在灵敏度、频率响应特性、线性范围、稳定性、精度方面，均满足
脉动风时程matlab程序
根据风的记录，脉动风可作为高斯平稳过程来考 虑。观察 个具有零均值的平稳高斯过程，其谱密度函数矩阵为： （9） 将 进行Cholesky分解，得有效方法。 （10） 其中， （11） 为 的共轭转置。 根据文献[8]，对于功率谱密度函数矩阵为 的多维随机过程向量，模拟风速具有如下形式：
（12） 其中，风谱在频率范围内划分成 个相同部分， 为频率增量， 为上述下三角矩阵的模， 为两个不同作用点之间的相位角， 为介于 和 之间均匀分布的随机数， 是频域的递增变量。 文中模拟开孔处的来流风，因而只作单点模拟。即式（4）可简化为： （13） 本文采用Davenport水平脉动风速谱： （14） 式中， 脉动风速功率谱；
脉动风频率(Hz)； 地面粗糙度系数； 标准高度为10m处的风速(m/s)。 Matlab程序: N=10; d=0.001; n=d:d:N;%%频率区间（0.01～10） v10=16; k=0.005; x=1200*n/v10; s1=4*k*v10^2*x.^2./n./(1+x.^2).^(4/3);%%Davenport谱subplot(2,2,1) loglog(n,s1)%%画谱图 axis([-100 15 -100 1000]) xlabel('freq');
ylabel('S'); for i=1:1:N/d H(i)=chol(s1(i));%%Cholesky分解 end thta=2*pi*rand(N/d,1000);%%介于0和2pi之间均匀分布的随机数t=1:1:1000;%%时间区间（0.1～100s） for j=1:1:1000 a=abs(H); b=cos((n*j/10)+thta(:,j)'); c=sum(a.*b); v(j)=(2*d).^(1/2)*c;%%风荷载模拟 end subplot(2,2,2) plot(t/10,v)%%显示风荷载 xlabel('t(s)'); ylabel('v(t)'); Y=fft(v);%%对数值解作傅立叶变换
泵源液压系统压力脉动抑制方法研究
泵源液压系统压力脉动抑制方法研究* 何志勇1，2何清华2李自光1 1长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙4100762中南大学机电工程学院长沙410083 摘要：介绍了泵源液压系统振动与噪声产生的原因，分析了液压系统振动与噪声的危害。设计制造了一种基于流体—结构耦合振动的结构共振式液压脉动滤波器，在转运车泵源液压系统压力脉动测试试验平台上进行了2组试验。测试了泵源液压系统实际工况的压力脉动和安装滤波器后系统的压力脉动情况，得出2种试验条件下的液压脉动波动幅度和脉动率。验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和不足，为液压系统振动控制提供了新的技术手段。 关键词：泵源回路；压力脉动；耦合振动；滤波器；试验研究 中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001－0785（2010）10－0024－03 Abstract：This paper introduces the causes for the generation of the hydraulic pump system's vibration and noise，and analyzes the hazard of the hydraulic pump system's vibration and noise.Wherein，a kind of structure resonant hydraulic pul-sation wave filter based on fluid-structure coupling vibration is designed and manufactured，and two sets of experiment are performed on the platform for testing the pressure pulsation of the hydraulic pump system of material transfer vehicle.The ex-periment tests the pressure pulsation under the actual working conditions of the hydraulic pump system，and the pressure pulsation conditions after installation of the wave filter，thus to conclude the hydraulic pulsation fluctuation range and pul-sation rate respectively under two testing conditions.The effective utilization and weakness of the structure resonant hydrau-lic pulsation wave filter are then verified，to provide new technical measures for vibration control of the hydraulic system. Keywords：hydraulic pump circuit；pressure pulsation；coupling vibration；wave filter；experimental study 液压系统的振动与噪声主要来自于液压泵源，液压泵的内部结构特性决定了输出的流量不是恒定而是变化的，泵的输出流量遇到系统负载阻抗后形成系统压力，从而使输出流量和压力产生周期性［1］，引起振动与噪声。除利用振动原理进行工作的液压设备外，液压系统振动与噪声通常是非常有害的。机械振动与噪声可以采用目前比较成熟的措施予以消减和隔离。而流体压力脉动引发的振动和噪声沿管路传播，直接导致管道的应力脉动和机械振动，影响系统工作可靠性。抑制流量和压力脉动的技术包括脉动源、传递特性和响应特性的研究和改善等内容［2，3］，可以从2个方面来考虑：（1）从改进液压泵本身结构的角度出发，尽量降低其输出流量的脉动［4，5］；（2）从负载系统的角度出发，对泵输出的压力脉动进行衰减和滤波，减小系统的动态输入阻抗［6，7］。本文采用一种结构共振式［8］滤波器对液压系统压力脉动进行抑制，取得一定的效果。1压力脉动滤波器结构及工作原理 滤波器结构如图1所示，包括管接头、滤波器壳体、上下隔板、固定板、弹性振动体。其中具有一定质量的弹性振动体通过柔性连接装配在上下隔板的孔中，中间钻有阻尼孔，因此每个弹性振动体构成“质量+弹簧+阻尼”集中参数振动系统 。 图1压力脉动滤波器结构原理图 1.管接头 2.滤波器壳体 3.上下隔板 4.固定板 5.弹性振动体 工作时，当具有一定脉动频率ω0的液压油经 *国家自然科学基金项目（50875028）、湖南省自然科学基金重点项目（09JJ3087）、湖南省科技计划项目（2009GK3126）、湖南省教育厅项目（05C242）、湖南省重点学科建设项目、湖南省科技计划项目（2010FJ3003）
双蜗壳泵压力脉动特性及叶轮径向力数值模拟
2009年11月 农业机械学报 第40卷第11期 双蜗壳泵压力脉动特性及叶轮径向力数值模拟3 杨 敏1 闵思明2 王福军1 (11中国农业大学水利与土木工程学院,北京100083;21上海凯士比泵有限公司,上海200245) 【摘要】 为揭示双蜗壳离心泵的水力不稳定性,采用雷诺时均方法和SST k 2ω湍流模型,对一双蜗壳双吸离心泵进行了三维非定常湍流数值模拟,得到了泵内部流场特性及双蜗壳内压力脉动情况,并对其进行了频谱分析。结果表明双蜗壳内存在比较明显的压力脉动。设计工况下压水室内的压力脉动强度小于非设计工况。在设计工况下,隔舌处和隔板区压力脉动频率均以叶片通过频率为主,其中隔板起始端的脉动幅值最大,约为隔舌处的215倍。在大流量工况下,隔舌处和隔板起始端压力脉动频率以叶片通过频率为主,而小流量工况下以叶轮转频为主。叶轮受到的径向力随着叶轮的旋转呈现不稳定性,其中小流量工况时最明显。3种工况下径向力均指向隔板起始端侧。 关键词:双蜗壳泵 压力脉动 径向力 数值模拟中图分类号:TH311;TV13113+3 文献标识码:A Numerical Simulation of Pressure Fluctuation and R adial Force in a Double Volute Pump Yang Min 1 Min Siming 2 Wang Fujun 1 (11College of W ater Conservancy &Civil Engineering ,China A gricultural U niversity ,Beijing 100083,China 21KSB S hanghai Pum p Co.,L td.,S hanghai 200245,China ) Abstract The three 2dimensional ,unsteady Reynolds 2averaged Navier 2Stokes equations with shear stress transport turbulent (SST )models were solved to investigate the flow field and the characteristic of pressure fluctuations in the double volute.The results show that the pressure fluctuations are strong in the double volute.The pressure fluctuations in the volute are relatively low at the design flow rate condition.The blade passing frequency dominates the pressure fluctuations near the volute tongue and the clapboard at the design flow rate condition.The amplitude of the pressure fluctuation is largest at the beginning of clapboard ,which is 215times larger than at the volute tongue.At the large flow rate condition ,the blade passing frequency is also dominative in the pressure fluctuations ,but at the small flow rate condition the rotation frequency becomes dominative.The radial force on the impeller is unsteady especially at the small flow rate.At three flow rates ,the radial forces all point at the beginning of clapboard. K ey w ords Double volute pump ,Pressure fluctuation ,Radial force ,Numerical simulation 收稿日期:2008212205 修回日期:2009204227 3国家自然科学基金资助项目(50779070)和北京市自然科学基金资助项目(3071002) 作者简介:杨敏,博士生,主要从事水动力学与水力机械研究,E 2mail :minyang.cau @https://www.wendangku.net/doc/fd12466150.html, 通讯作者:王福军,教授,博士生导师,主要从事水动力学与水力机械研究,E 2mail :wangfj @https://www.wendangku.net/doc/fd12466150.html, 引言 双蜗壳结构是一种重要的泵蜗壳型式,每个流道包围叶轮出口180°,可以使叶轮流动更加对称, 平衡运行时作用在叶轮上的径向力,延长轴承、轴封 和口环的使用寿命,因而在高扬程离心泵机组中获 得应用。但目前对双蜗壳的研究还很少,其隔板的位置和形状对蜗壳内的速度场以及压力脉动特性的影响还不明确,因此研究双蜗壳内部流动规律对提高这类离心泵运行稳定性有重要意义。
基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟
万方数据
．１７０?水电能源科学 其中ｘ＝［ｚｌ，ｚ２，…，ｚＭ］Ｔ Ｙ＝［ｙ１，Ｙ２，…，ＹＭ］Ｔ ｚ＝［２ｌ，施，…，ＺＭ］Ｔ 式中，（ｚ；，ｙ，，≈）为空间第ｉ点坐标，ｉ一１，２，…， Ｍ；Ｐ为ＡＲ模型阶数；Ａｔ为模拟风速的时间步 长；吵。为ＡＲ模型自回归系数矩阵，ｋ一１，２，…， Ｐ；Ⅳ（￡）为独立随机过程向量。 根据风速时程假定，式（４）两边同时乘 ＶＴ（Ｘ，Ｙ，Ｚ。ｆ＿Ｊｆ△￡），并求数学期望有： Ｂ（ｊｚ、ｔ）＝一∑％Ｒ［（歹一是）ａｔ－Ｉ （歹一１，２，…，户）（５） 式中，Ｒ为ｐＭ×ｐＭ阶自相关Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵。 则ＡＲ模型的正则方程为： 脚＝［尝］㈤ 其中ｌｆ，＝［咖，亿，…，以］Ｔ 式中，ｌｆ，为ｐＭ×Ｍ阶矩阵，咿为Ｍ×Ｍ阶方阵； ＲＮ为Ｍ×Ｍ阶方阵；ｑ为（ｐ一１）Ｍ×Ｍ阶矩 阵；其元素全部为０。 ＡＲ模型阶数根据最小ＡＩＣ准则确定Ｍ。 ＡＩＣ函数为： ＡＩＣ（ｐ）一Ｎ１９Ｚ＋２（ｐ＋１）（７） 其中Ｚ＝２Ｒ（ｏ）一Ｒ（Ｎ） 式中，Ｎ为样本容量。从一阶模型开始求ＡＩＣ（ｐ） 的函数值，直至找到使其最小的户为止，一般取 ４＂－５阶即可满足要求。 ３算例 ３．１风速时程模型 ５００ｋＶ栖霞一文登（昆嵛）送电工程直线塔 为５Ｄ—ＳＺｌ双回路直线塔，塔高６６．４ｍ，档距５００ ｍ，建立三塔四线模型见图１。基于Ｍａｔｌａｂ软件 编制脉动风速时程模拟程序，各参数分别为：①基 本参数。根据文献Ｅ７－１求得标准高度（１０ｍ）处平 均风速为口ｌ。＝２９．６６５ｍ／ｓ，地面粗糙度系数ｋ； ０．００５；②时间和频率参数。时间步长０．１ｓ， 时程总长ｔ＝３００ｓ，初始频率０．０１Ｈｚ，截止频率 图１输电塔线模型 Ｆｉｇ．１Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｏｗｅｒｌｉｎｅｍｏｄｅ １０Ｈｚ；③模型参数。节点设置总数为７８个，计算 模型阶数ｐ一４，表１为模型部分节点坐标值。 表１提取风速点坐标 Ｔａｂ．１Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｅｘｔｒａｃｔｅｄｐｏｉｎｔｓｍ ３．２风速时程分析 （１）点ｌ的脉动风速时程曲线见图２、风速模 拟谱与目标谱拟合曲线见图３。由图可看出，采 用ＡＲ法编制程序模拟的脉动风速谱与采用 Ｋａｉｍａｌ谱计算获得的目标谱拟合效果好。 ｆ，ｓ 图２点１脉动风速时程曲线 Ｆｉｇ．２Ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ ｗｉｎｄｓｐｅｅｄｏｆｐｏｉｎｔ１ 图３点１风速模拟谱与目标谱拟合曲线 Ｆｉｇ．３Ｆｉｔｔｅｄｃｕｒｖｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｄｔａｒｇｅｔｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｐｏｉｎｔ１ （２）点ｌ、６、１４脉动风速时程曲线比较。为便 于比较，将点６、１４的脉动风速值分别加２０、４０ ｍ／ｓ，比较结果见图４。由图可看出：①不同高度 处脉动风速变化趋势相同，但各时刻的速度不同， 表明脉动风速具有随机性；②随高度增大，平均风 速变大，但脉动风的波动区间变小。表明输电塔线 图４点１、６、１４脉动风速时程曲线 Ｆｉｇ．４Ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ ｗｉｎｄｓｐｅｅｄｏｆｐｏｉｎｔ １－６，１４万方数据
基于AIC准则的脉动风速时程模拟
Techn ology &E conomy in Areas of Com munications 交通科技与经济 2008年第3期(总第47期) 基于AIC 准则的脉动风速时程模拟 姜 浩1 ,童申家1 ,李 纲1 ,张 磊 2 (1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;2.大庆高新城建投资开发有限公司,黑龙江大庆163316)摘 要:阐述脉动风速时程模拟的方法和AI C 准则。采用线性滤波器中的A R 模型,结合A IC 准则进行模型阶数选择,用M AT LA B 编程模拟脉动风速时程,并与目标功率谱进行比较,模拟效果较好,可以满足工程精度的要求。关键词:脉动风速;数值模拟;A IC 准则;AR 模型 中图分类号:U 442.5+5 文献标识码:A 文章编号:1008 5696(2008)03 0010 02 The Simulation of Wind Speed Time Series by the AIC Rule JIANG H ao 1,T ONG Shen jia 1,LI Gang 1,ZH ANG Lei 2 (1.Civ il Engineer ing,X i an U niver sity of A rchitecture &T echno lo gy ,Xi an 710055,China;2.Daqing High U rban Construc t ion Investment Dev elo pment Co.,Lt d.,Daqing 163316,H eilongjiang,China) Abstract:In this paper,w ind speed time series simulation m ethods and AIC rule is elabor ate.With AIC criteria for selection order o f the m odel,W ind speed time series sim ulation is pr ogram ming w ith MA TLAB effectively by the AR m odel,and com pariso n w ith the objective of po wer spectral,the sim ulation effects meet the requirements of precision engineering. Key words:wind speed;numerical sim ulation;AIC rule;AR model 收稿日期:2008 01 23 作者简介:姜 浩(1980~),男,硕士研究生,研究方向:桥梁抗震抗风. 通常对于结构风振响应分析的方法主要有频域分析法和时域分析法[1]。频域分析法一般是由通用风速谱或风洞试验测得的风速时程通过傅里叶变换直接转化为风压谱,利用动力传递系数得到动力反应谱,由随机理论通过反应谱积分得到结构的动力响应。但频域分析认为系统时不变且结构是线性的,通常忽略自激力中和振型之间的耦合部分。桥梁结构的时程分析中,脉动风一般认为是零均值、各态历经的平稳随机过程。时域分析法可以直接运用风洞试验的风速时程或数值模拟的风速时程作用于桥梁结构进行风振响应分析,然后通过动力计算得到结构的动力响应。时域内对结构进行风激励动力时程分析就必须得到相应的风速曲线,如果仅仅依靠已有的记录和观测作为荷载输入,由于受到许多条件的限制,往往不能满足实际的需求。人工模拟的脉动风速时程具有广泛的适应性和一般性,可以满足某些统计特性的任意性,而且由于随机过程的模拟是从大量实际记录的统计特性出发,比单一实际记录更具有代表性和统计性,因而被广泛采用。时程样本模拟得是否有效,即所模拟的脉动风速时程是否考虑统计特性、时间相关性和空间相关性,对于时程分析的结果具有显著的影响,因此,模拟出比较理想的时程样本具有重要意义[2]。 1 脉动风的常用模拟方法及AIC 准则的应用 对于平稳随机过程,比较常用的方法有线性滤波法(A RM A Represent ation)与谐波叠加法(harmo ny super po si t ion metho d)。这些方法都是从模拟单一脉动风的风速时程 曲线发展到多个相关风速时程的模拟。在转化为离散时间信号处理时,随机数的生成算法、线性方程组的求解算法等方面将对模拟精度、模拟速度、模拟方法的稳定性产生较大影响。谐波叠加法的基本思想是采用以离散谱逼近目标随机过程的模型的一种离散化数值模拟方法,当所需模拟的维数较大时,要在每个频率上进行大量运算,随机频率的生成相当耗时,运算效率低。而线性滤波器法(A R 法)则具有计算量小、计算简洁、占用计算机内存少的优点,且模拟出来的风速时程与实际风速时程更吻合[3]。 自回归模型阶次p 的确定对自回归模型的应用效果有显著影响,如果p 选择得太小,那么白噪声余项就会明显地保留有相关项,将会出现偏差而达不到风荷载模拟的精度控制要求。如果p 选择得太大,根据自回归模型的特征可以知道,此时不会出现偏差,但在这种阶数过高拟和的情况下,对机时的浪费较为严重[4]。本文应用A IC 准则确定合适的模型阶数。AIC 准则即赤池信息量准则(Akaike s Info rma tion Criter ion,AIC),是日本著名统计学教授赤池弘次(H.Akaike)在研究信息论特别是解决时间序列定价问题中提出来的,A IC 的目的为逼近相应于真模型的拟合模型的K ull back L eibler 指标的无偏估计。A IC 值定义为[5 7] AI C=-2(极大似然函数)+2(模型参数个数),于是A IC 值最小的函数模型为最合适的函数模型。最初AIC 准则定义为 A IC (p )=N lg 2a +2(p +1). 等式右边的第一项被认为是对增加模型中参数个数或多项式阶数的一种惩罚。赤池教授建议,欲从一组可供选择的模型中选择一个最理想模型,比较模型的实用性和复杂性,AIC 准则为最小的模型是最理想的。当两个模型之间
燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究
第２４卷第４期 ２０１７年８月工程设计学报ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎVol ．２４No ．４Aug ．２０１７收稿日期：２０１７‐０４‐１４本刊网址·在线期刊：http ：／／www ．z jujournals ．c om ／g csjxb 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１６０６１６５） 作者简介：张露（１９９２—），女，江苏镇江人，硕士生，从事流体机械水力设计和压力脉动研究，E ‐mail ：zhanglu _hj ＠１６３．c om ，http ：／／orcid ．o rg ／００００‐０００３‐４０６４‐５７０３通信联系人：吴大转（１９７７—），男，浙江温州人，教授，博士生导师，博士，从事流体机械优化与控制工程研究，E ‐mail ：wudazhuan ＠zju ．e du ．c n ，http ：／／orcid ．o rg ／００００‐０００３‐１４３９‐２３８６ DOI ：１０．３７８５／j ．issn ．１００６‐７５４X ．２０１７．０４．００５ 燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究 张 露１，武 鹏１，吴大转１，２，洪伟荣１ （１．浙江大学化工机械研究所，浙江杭州３１００２７；２．浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江杭州３１００２７）摘 要：为了改善燃油泵噪声、振动、声振粗糙度（noise ，vibration and harshness ，NV H ）性能，提高燃油泵声音品 质，开展了燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究。采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics ，CFD ）数 值模拟方法和理论分析方法分析燃油系统微型旋涡泵的压力脉动特性，并采用随机叶片分布方法设计了２种非均 布程度不同的非等距叶轮。基于CFD 数值模拟结果和理论分析结果，提出一种改进的非等距叶轮设计方法。燃 油泵噪声试验结果验证了该设计与控制方案的可行性。结果显示：相较于等距叶轮，随机非等距叶轮燃油泵的中 高频段尖锐噪声消失，NV H 性能提升；随机非等距叶轮能够显著分散叶频峰值，非均布程度的增加显著增大了随 机非等距叶轮的叶频脉动幅值下降幅度。因此，采用随机叶片分布方法，有助于改善旋涡泵的压力脉动特性，对改 善燃油泵的NV H 性能具有重要的工程应用价值。 关键词：旋涡泵；压力脉动；NV H 性能；非等距分布叶片；数值模拟 中图分类号：T H ３１４ 文献标志码：A 文章编号：１００６‐７５４X （２０１７）０４‐０３９５‐０８ Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｐｕｍｐｆｏｒｆｕｅｌｓｙｓｔｅｍ Z HANG Lu １，WU Peng １，WU Da ‐zhuan １，２，HONG Wei ‐rong １ （１．Institute of Process Equipment ，Zhejiang University ，Hangzhou ３１００２７，China ； ２．The State Key Laboratory of Fluid Power T ransmission and Control ，Hangzhou ３１００２７，China ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：In order to improve the NV H （noise ，vibration and harshness ）p erformance and sound q uality of fuel pumps ，the pressure fluctuation control of the regenerative pumps for the fuel sys ‐ tem is carried out ．T he pressure fluctuation characteristics of a regenerative pump were studied by the CFD numerical simulation and theoretical analyses ．T wo impellers with different degree of uneven blades were designed by the method of random blade distribution ．An improved design method of the uneven blade distribution impeller was developed based on the CFD numerical sim ‐ulation and theoretical analyses ．T he noise test for the fuel pump of the pressure fluctuation con ‐ trol scheme was conducted to verify the feasibility of the scheme ．Results showed that the high ‐ p itched noise disappeared in the high frequency and the NV H performance was improved for the fuel pump with uneven blade distribution impeller compared with even blade distribution impeller ．Random uneven blade distribution impeller could significantly disperse the peak value of the blade passing frequency ．With the degree of the uneven distribution blades increasing ，the amplitudes of blade passing frequencies decreased more ．Therefore ，the use of random uneven blade distribution method helps to improve pressure fluctuation characteristics of the regenerative pump and to p rovide an important engineering value for the fuel pump NVH performance improvement ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：regenerative pump ；p ressure fluctuation ；NV H performance ；uneven distribution 万方数据
20100714涂装输调漆系统压力脉动分析和抑制
集中式输调漆系统压力脉动的抑制 东风本田汽车有限公司合成树脂科李平陈红武 【摘要】本文对涂装输调漆系统压力脉动产生的原因进行了分析，在原有稳压器的基础上增加了消减压力脉动的稳压调压器。利用系统压力脉动和流量脉动来调节稳压调压器内的流通面积，以此改变系统的输出流量，实现消减压力脉动的效果。结果表明，稳压调压器能在系统压力脉动和流量脉动变化时良好地抑制压力脉动。 【关键词】气动柱塞泵压力脉动稳压器稳压调压器 使用气动柱塞泵的集中式输调漆系统会产生压力脉动，手工喷涂时系统压力脉动，喷枪涂料的吐出量会随着脉动的频率忽大忽小，吐出量的不稳定造成涂装品色差、膜厚不均，流漆等缺陷。机器人旋杯自动喷涂时，压力脉动会影响机器人的准确性及旋杯的闭环控制，这些都会影响涂装的品质。为了降低或消除系统的压力脉动，一般在泵的出口安装稳压器。压力脉动主要是由于泵产生的流量脉动遇到系统阻抗后产生的，在一个脉动周期内，高于平均流量的脉动部分被稳压器吸收，而低于平均流量的脉动部分则由稳压器供给，从而实现压力脉动的削减。 稳压器吸收压力脉动的效果与稳压器前管路的流通面积和长度、涂料密度、流量脉动频率、系统压力和稳压器充气压力等因素有关。在设计吸收压力脉动的稳压器回路时，都是根据理论计算数据来选择稳压器的结构参数。但如果系统的工况发生改变，如系统压力的变化，泵的输出变大导致流量变化等，都将影响稳压器吸收压力脉动的效果；针对上述情况，在普通稳压器回路的基础上，增加稳压调压器，该装置能在系统工况发生改变时，始终保持吸收压力脉动的最佳效果。 一、集中式输调漆系统简介 图1输调漆系统管线图
涂装集中式输调漆系统是由各种部件和各种管道构成的管道网络，主要由调漆罐、柱塞泵、稳压器、过滤器等部件组成（图1）。它能给各个枪站以适当的压力和流量，并能控制涂料的温度黏度，涂料双组分中颗粒的悬浮和衰变。工程上将由这些部件和管路构成的一个集中式输调漆装置称为一个模组，每个模组可以有若干个涂料供给出口，每个涂料供给出口称为枪站。 柱塞泵将调漆罐中的涂料经过稳压器、过滤器泵入主管道，输送到各个枪站供人工或自动喷涂使用，然后剩余的涂料经过管道返回调漆罐。由于涂料在密闭的系统中循环运行，因而避免了外界污染的侵入，保证了涂料的洁净。 二、压力脉动产生的原因 1、柱塞泵 输漆泵负责向管路输出涂料，是集中式输调漆系统的核心部件,目前有气动柱塞泵、液压泵、电动泵三种。其中电动泵压力稳定、噪声小，但受涂料粘度影响大，并且不适用于金属漆的输送 ,安全性也差，同时其价格比气动柱塞泵高30％，液压泵是这三种泵中性能最好的一种，但价格比气动柱塞泵高1倍。因此，在东风本田合成树脂科涂装生产线中全部采用了气动柱塞泵，该泵为美国GRACO 公司的P3:1泵，其主要参数为气动柱塞泵最大使用压缩空气压力为6.7×10Mpa ，最大泵工作压力为2.8×10 MPa ；泵最大流量为90.8 L ／min ；泵最高工作频率为60次／min ；泵最大空气耗量为2.9M 3／min ,泵寿命1200万次；泵柱塞喉寿命250万次。该泵为脉动式工作，每次输出涂料1.5 L ，如果工作频率提高则泵的比数会降低。气动柱塞泵是利用活塞往复运动输出流量和压力的，在活塞上下止点时不输出流量和压力（原理见图2），因此连续工作时，输出流量和压力呈脉动状，其压力一时间曲线见（图3）。 图2柱塞泵原理图 回