• 中国科技核心期刊
  • JST收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

特种缓冲油缸温度适应性研究

代绍缘 李开福 陈俊锋 段浩

代绍缘, 李开福, 陈俊锋, 等. 特种缓冲油缸温度适应性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
引用本文: 代绍缘, 李开福, 陈俊锋, 等. 特种缓冲油缸温度适应性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
DAI Shaoyuan, LI Ka-fu, CHENG Junfeng, DUAN Hao. Research on Temperature Adaptability of Special Hydraulic Buffer Cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
Citation: DAI Shaoyuan, LI Ka-fu, CHENG Junfeng, DUAN Hao. Research on Temperature Adaptability of Special Hydraulic Buffer Cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105

特种缓冲油缸温度适应性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
详细信息
    作者简介:

    代绍缘(1994-), 男, 硕士, 主要研究方向为水中兵器发射装置

Research on Temperature Adaptability of Special Hydraulic Buffer Cylinders

  • 摘要: 在进行水中兵器减振降噪的研究过程中, 发现作为其重要传动部件的特种缓冲油缸是主要噪声源之一, 因此对特种缓冲油缸的缓冲装置设计尤为重要, 而对缓冲效果的预测是缓冲设计的核心问题。由于特种缓冲油缸工作情况的特殊性, 其大多数时间都处于待机状态, 当间隔很长时间后的一次启动, 缓冲腔内的液压油温度等于所处安装环境温度, 一次启动和后续启动之间缓冲腔内的液压油会有较大的温差。为了保证在极端温度条件下也能满足工作要求, 需对特种缓冲油缸进行了温度适应性研究。文中首先建立了特种油缸运动过程的数学模型, 在油液极端温度10±2 ℃、40±2 ℃, 供油压力7.5±0.2 MPa条件下, 利用Fluent进行了流场的数值仿真。然后在大型温度箱中, 进行温度适应性试验, 分别检测了2个极端温度条件下特种缓冲油缸的全行程运动时间和振动加速度级等参数。最后对比发现, 试验结果与理论分析相近, 也符合相应指标要求, 可为以后特种缓冲油缸的设计和减振降噪提供参考。

     

  • 图  1  缓冲油缸工作原理图

    Figure  1.  Buffering schematic diagram

    图  2  节流缓冲过程示意图

    Figure  2.  A Schematic diagram of the throttling buffer process

    图  3  重叠网格

    Figure  3.  Overset mesh

    图  4  网格局部构建情况

    Figure  4.  Local construction of mesh

    图  5  Fluent仿真流程图

    Figure  5.  Fluent solution flow path chart

    图  6  特种缓冲油缸速度-时间曲线

    Figure  6.  Speed-time curve of the piston

    图  7  特种缓冲油缸内不同时间的压力云图和流场图

    Figure  7.  Pressure cloud diagram and flow field diagram at different times inside the special buffer hydraulic cylinders

    图  8  特种缓冲油缸的位移-时间曲线

    Figure  8.  Displacement-time curve of piston

    图  9  试验现场布置图

    Figure  9.  Layout Plan of Test Site

    图  10  试验液压系统原理图

    Figure  10.  Schematic diagram of the test hydraulic system

    图  11  测点布置示意图

    Figure  11.  Schematic diagram of test point layout

    图  12  40 ℃下全时段活塞杆位移曲线

    Figure  12.  Full time piston displacement-time curve

    图  13  40 ℃下进回油腔压力曲线图

    Figure  13.  Pressure curve of hydraulic cylinder inlet and return chambers

    图  14  40 ℃下缓冲阶段振动加速度曲线

    Figure  14.  Vibration acceleration curve during buffering stage

    图  15  10 ℃下全时段活塞杆位移曲线

    Figure  15.  Full time piston displacement-time curve

    图  16  10 ℃下进回油腔压力曲线图

    Figure  16.  Pressure curve of hydraulic cylinder inlet and return chambers

    图  17  10 ℃下缓冲阶段振动加速度曲线

    Figure  17.  Vibration acceleration curve during buffering stage

    图  18  缓冲阶段活塞杆位移的试验和仿真曲线对比图

    Figure  18.  Simulation and experimental comparison of piston time-displacement during the buffer time period

    表  1  缓冲间隙内的网格层数变化下的网格总数和流量相对变化率

    Table  1.   The total number of meshes and the relative change rate of traffic under changes in the number of mesh layers within the buffer gap

    网格层数网格总数流量相对变化率/%
    683 7634.3
    7118 9713.0
    8197 2821.9
    9319 6141.5
    10481 3021.3
    11833 8751.2
    下载: 导出CSV

    表  2  不同温度下特种缓冲油缸的缓冲性能

    Table  2.   Cushioning performance of special buffer hydraulic cylinders at different temperatures

    温度
    /℃
    缓冲时间
    /s
    活塞杆到位时
    速度/(m/s)
    速度衰减/%
    401.5340.0196.30
    104.8920.00598.15
    下载: 导出CSV

    表  3  测点布置说明

    Table  3.   Test point layout instructions

    编号位置描述方向检测物理量
    A1油缸机脚左前端轴向振动加速度
    A2油缸机脚左前端垂向振动加速度
    A3油缸机脚右前端轴向振动加速度
    A4油缸机脚右前端垂向振动加速度
    D1活塞杆前端轴向活塞杆位移
    P1油缸前端油口油压
    P2油缸前端油口油压
    下载: 导出CSV

    表  4  缓冲阶段振动加速度级

    Table  4.   Vibration acceleration level during buffering stage

    测点编号振动加速度级/dB差值 /dB
    高温40 ℃低温10 ℃
    A1125.4119.65.8
    A2118.7110.48.3
    A3124.3121.03.3
    A4115.6111.93.7
    下载: 导出CSV

    表  5  试验与仿真缓冲时间结果对比

    Table  5.   Comparison of buffer time results between experiments and simulations

    温度/℃仿真结果/s试验结果/s差值/s
    401.5341.690.156
    104.8924.680.212
    下载: 导出CSV
  • [1] 丁凡, 路甬祥. 短笛型缓冲结构的高速液压缸缓冲过程的研究[J]. 中国机械工程, 1998, 9(10): 58-60.
    [2] 武晓凤, 赵秋霞, 姚平喜. 液压缸复合缓冲结构及缓冲过程的分析[J]. 液压与气动, 2013(3): 23-26. doi: 10.3969/j.issn.1000-4858.2013.03.006

    Wu Xiaofeng, Zhao Qiuxia, Yao Pingxi. The analysis of composite buffer structure of the hydraulic cylinder and buffering process[J]. Chinese Hydraulics & Pneumatics, 2013(3): 23-26. doi: 10.3969/j.issn.1000-4858.2013.03.006
    [3] 李纪仁. 油缸的缓冲装置[J]. 机械技术, 1984(3): 21-23.
    [4] 李进, 张叶军, 丁能超, 等. 潜艇密闭环境下主要微生物分布及抗菌药物敏感性比较分析[J]. 军事医学, 2017, 41(4): 322-324.
    [5] 杨理华, 张骁, 张翔鹏, 等. 潜艇舱室环境噪声危害及治理进展研究[J]. 舰船科学技术, 2022, 44(12): 1-5. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.12.001

    Yang Lihua, Zhang Xiao, Zhang Xiangpeng, et al. Research on environmental noise hazards and control progress in submarine cabins[J]. Ship Science and Technology, 2022, 44(12): 1-5. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.12.001
    [6] 潘绪文, 李宝仁, 杨钢, 等. 基于遗传算法的旋塞阀液压缸缓冲优化研究[J]. 液压与气动, 2015(9): 6-9. doi: 10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.002
    [7] 谭西都, 顾临怡, 刘松, 等. 深海潜水器液压油粘压特性研究[C]//协同创新 砥砺奋进——船舶力学学术委员会第九次全体会议. 江苏 无锡: 中国造船工程学会船舶力学学术委员会, 2018.
    [8] 江海南. 结构重叠网格方法及其应用研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2014.
    [9] 邓成香, 宋鹏云. 螺旋槽干气密封数值模拟网格独立性分析[J]. 润滑与密封, 2016, 41(7): 86-90, 101.

    Deng Chengxiang, Song Pengyun Mesh independence analysis of numerical simulation in spiral groove dry gas seal[J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(7): 86-90, 101.
    [10] 周文平, 杨彬, 何勇. 基于动网格的液压缸缓冲性能数值模拟[J]. 机床与液压, 2019, 47(15): 166-169. doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.15.035

    Zhou Wenping, Yang Bin, He Yong. Numerical simulation of hydraulic cylinder cushioning characteristics based on dynamic mesh technology[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2019, 47(15): 166-169. doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.15.035
  • 加载中
图(18) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  26
  • HTML全文浏览量:  7
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-14
  • 修回日期:  2023-11-15
  • 录用日期:  2023-11-16
  • 网络出版日期:  2024-03-06

目录

    /

    返回文章
    返回
    服务号
    订阅号