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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(3): 565-571 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(3): 565-571 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
DAI Shaoyuan, LI Kaifu, CHEN Junfeng, DUAN Hao. Research on Temperature Adaptability of Special Buffer Oil Cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(3): 565-571. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0105
Citation: DAI Shaoyuan, LI Kaifu, CHEN Junfeng, DUAN Hao. Research on Temperature Adaptability of Special Buffer Oil Cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(3): 565-571. 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

  • 中图分类号: TJ630.32; U664.1

Research on Temperature Adaptability of Special Buffer Oil 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, 当间隔很长时间后启动时, 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软件进行了流场数值仿真。然后在大型温度箱中进行了温度适应性试验, 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。经对比发现, 试验结果与理论分析相近, 符合相应指标要求, 可为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.  Working principle of the buffer oil cylinder

    图  2  节流缓冲过程示意图

    Figure  2.  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.  Flow chart of the Fluent simulation

    图  6  不同液压油温度下活塞杆速度-时间曲线

    Figure  6.  Speed-time curves of the piston rod under different hydraulic oil temperatures

    图  7  特种缓冲油缸内不同时间压力云图和流场图

    Figure  7.  Diagram of pressure contour and flow field at different times in special buffer oil cylinder

    图  8  不同液压油温度下活塞杆位移-时间曲线

    Figure  8.  Displacement-time curves of the piston rod at different hydraulic oil temperatures

    图  9  试验现场布置图

    1-大型温度箱; 2-蓄能器; 3-特种缓冲油缸; 4-管路附件; 5-砝码; 6-油缸支架; 7-移动油源; 8-换向阀

    Figure  9.  Layout 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 ℃时全时段活塞杆位移-时间曲线

    Figure  12.  Full-time displacement-time curve of the the piston rod at 40 ℃

    图  13  40 ℃时缓冲油缸进回油腔压力曲线

    Figure  13.  Pressure curves of inlet and return chamber of buffer oil cylinder at 40℃

    图  14  40 ℃时缓冲阶段振动加速度曲线

    Figure  14.  Vibration acceleration curve during buffering stage at 40 ℃

    图  15  10 ℃时全时段活塞杆位移-时间曲线

    Figure  15.  Full-time displacement-time curve of the the piston rod at 10 ℃

    图  16  10 ℃时缓冲油缸进回油腔压力曲线

    Figure  16.  Pressure curves of inlet and return chamber of buffer oil cylinder at 10℃

    图  17  10 ℃时缓冲阶段振动加速度曲线

    Figure  17.  Vibration acceleration curve during buffering stage at 10 ℃

    图  18  缓冲阶段活塞杆位移-时间试验和仿真曲线对比

    Figure  18.  Comparison between experimental and simulation curves of piston rod displacement-time during the buffering stage

    表  1  缓冲间隙内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 flow 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
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    表  2  不同温度下特种缓冲油缸缓冲性能

    Table  2.   Cushioning performance of special buffer oil 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/%
    401.5340.01096.30
    104.8920.00598.15
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    表  3  测点布置说明

    Table  3.   Instructions of the test point layout

    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
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    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
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    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
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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

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