選題背景與選題意義課件

Contents緒論一沖擊器內(nèi)部參數(shù)對(duì)輸出扭矩的影響二沖擊器工作過(guò)程的流體解析三沖擊器的熱計(jì)算四沖擊器的實(shí)驗(yàn)研究五總結(jié)與展望六4.沖擊器的熱計(jì)算本章結(jié)構(gòu)圖：本章結(jié)構(gòu)圖4.1邊界條件的確定目前工程界所應(yīng)用的邊界和沖擊器邊界：4.2溫壓粘關(guān)系溫粘關(guān)系：溫粘關(guān)系4.2溫壓粘關(guān)系壓粘關(guān)系壓粘關(guān)系4.2溫壓粘關(guān)系溫壓粘關(guān)系：溫壓粘關(guān)系4.3雷諾方程極坐標(biāo)狀態(tài)下的雷諾方程引入無(wú)量綱化因子并簡(jiǎn)化方程無(wú)量綱化雷諾方程4.3雷諾方程雷諾方程的處理結(jié)果：離散節(jié)點(diǎn)圖各系數(shù)為：半步長(zhǎng)差分圖4-20節(jié)點(diǎn)離散圖4-21半步長(zhǎng)差分節(jié)點(diǎn)4.4能量方程處理后的能量方程引入無(wú)量綱化因子無(wú)量綱化并簡(jiǎn)化方程4.4能量方程對(duì)其進(jìn)行離散化，網(wǎng)格劃分如圖4-22：圖4-22網(wǎng)格劃分4.4能量方程離散后方程計(jì)算流程為：圖4-19計(jì)算流程4.5計(jì)算結(jié)果壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的迭代計(jì)算結(jié)果4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.1建立模型與劃分網(wǎng)格網(wǎng)格劃分結(jié)果采用Pave劃分方法，Tri網(wǎng)格單元，得3905個(gè)網(wǎng)格單元，2257個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.2設(shè)置計(jì)算過(guò)程設(shè)置計(jì)算過(guò)程4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.2計(jì)算結(jié)果及分析迭代殘差圖計(jì)算殘差圖4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.2計(jì)算結(jié)果及分析各時(shí)刻溫度場(chǎng)各時(shí)刻溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果圖4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.2計(jì)算結(jié)果及分析油膜溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化油膜溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化圖4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.2計(jì)算結(jié)果及分析迭代計(jì)算和FLUENT計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖迭代結(jié)果和FLUENT計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖4.6油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的FLUENT計(jì)算4.6.3油膜發(fā)熱量的計(jì)算油膜發(fā)熱量的參數(shù)圖油膜發(fā)熱量計(jì)算參數(shù)表參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值油密度/kg·m-3879油體積/m33.3322E-04油熱容量/J·kg-1·K-11845鋼的體積/m35.8541E-04鋼熱容量/J·kg-1·K-1460鋼的密度/kg·m-37850溫升/0C25工作時(shí)間/s3.4265輸入扭矩/N·m3.5轉(zhuǎn)速/rad·s-1523.33通過(guò)計(jì)算，可得出油膜發(fā)熱量占總耗散量的75.43%左右。4.7沖擊器整體溫度計(jì)算（不帶散熱器）4.7.1所建模型不帶散熱器的沖擊器整體模型4.7沖擊器整體溫度計(jì)算（不帶散熱器）4.7.2設(shè)置求解過(guò)程根據(jù)以上計(jì)算所用的參數(shù)值設(shè)置鋼的導(dǎo)熱系數(shù)、空氣對(duì)流換熱系數(shù)、鋼和油的比熱容、鋼和油的密度、空氣速度等參數(shù)，并利用以上計(jì)算中的功率和機(jī)械效率設(shè)置油缸內(nèi)壁面為熱源，設(shè)置初始溫度為200C。利用ANSYS中的命令流進(jìn)行計(jì)算過(guò)程的設(shè)置（命令流見論文）。4.7沖擊器整體溫度計(jì)算（不帶散熱器）4.7.3計(jì)算結(jié)果及分析各時(shí)刻溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果各時(shí)刻溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果4.7沖擊器整體溫度計(jì)算（不帶散熱器）4.7.3計(jì)算結(jié)果及分析跟蹤點(diǎn)的設(shè)置及跟蹤點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線跟蹤點(diǎn)的設(shè)置跟蹤點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線十分鐘溫度升高800C，三十分鐘時(shí)溫度升高了1200C左右，趨于穩(wěn)定4.8沖擊器整體溫度計(jì)算（帶散熱器）4.8.1所建模型帶有散熱器的沖擊器整體模型4.8沖擊器整體溫度計(jì)算（帶散熱器）4.8.2設(shè)置計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果分析利用設(shè)置不帶散熱器的沖擊器整體計(jì)算設(shè)置方法進(jìn)行設(shè)置計(jì)算，得各時(shí)刻沖擊器的整體溫度場(chǎng)如下：不同時(shí)刻溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果圖4.8沖擊器整體溫度計(jì)算（帶散熱器）4.8.2設(shè)置計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果分析設(shè)置跟蹤點(diǎn)及跟蹤點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線：設(shè)置跟蹤點(diǎn)跟蹤點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化4.9沖擊器整體溫度計(jì)算對(duì)比4.9.1油缸使用散熱器前后溫度變化對(duì)比由于油缸內(nèi)壁與液壓油直接相接觸，因此可取油缸內(nèi)壁跟蹤點(diǎn)代替油溫，兩者的比較圖如下：使用散熱器前后溫度對(duì)比圖使用散熱器之后油缸溫度有明顯下降，最終穩(wěn)定在700C左右，選用合適大小散熱片和冷卻方式可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。Contents緒論一沖擊器內(nèi)部參數(shù)對(duì)輸出扭矩的影響二沖擊器工作過(guò)程的流體解析三沖擊器的熱計(jì)算四沖擊器的實(shí)驗(yàn)研究五總結(jié)與展望六5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊力產(chǎn)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理圖5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊力產(chǎn)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材型號(hào)主要性能參數(shù)手電鉆牧田6501功率(W)：230；轉(zhuǎn)速(rpm)：4500壓力傳感器MS-2綜合誤差（%F.S）：0.03/0.02；靈敏度(mv/v):2.0±0.002光遮斷器ITR-9606-FIf(mA)：20；VR(V)：5；VCE(V):10示波器TektronixTDS430A取樣速率（MS/sec）：100；垂直靈敏度：每分度為1mv~10V實(shí)驗(yàn)器材表5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊力產(chǎn)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)臺(tái)5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊力產(chǎn)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果5實(shí)驗(yàn)分析5.2沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)扯螘r(shí)間數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖5實(shí)驗(yàn)分析5.2沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)單個(gè)脈沖圖單個(gè)脈沖檢測(cè)結(jié)果圖5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理各脈沖輸出信號(hào)圖各信號(hào)點(diǎn)概率圖5實(shí)驗(yàn)分析5.1沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表關(guān)鍵數(shù)據(jù)大小關(guān)鍵數(shù)據(jù)大小最小值0.5200最大值2.1600平均值1.1808中位值1.1400方差0.1786標(biāo)準(zhǔn)差0.4226高頻值1.0800數(shù)據(jù)范圍1.6400統(tǒng)計(jì)結(jié)果表5實(shí)驗(yàn)分析5.2優(yōu)化沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)扯螘r(shí)間結(jié)果圖某時(shí)間段檢測(cè)結(jié)果圖各脈沖輸出信號(hào)圖5實(shí)驗(yàn)分析5.2優(yōu)化沖擊器扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果關(guān)鍵數(shù)據(jù)大小關(guān)鍵數(shù)據(jù)大小最小值0.6500最大值2.5700平均值1.4337中位值1.4100方差0.1056標(biāo)準(zhǔn)差0.3249高頻值1.3500數(shù)據(jù)范圍1.9200方差由0.1786降為0.1056，平均值由1.1808升為1.4337概率分布圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果表Contents緒論一沖擊器內(nèi)部參數(shù)對(duì)輸出扭矩的影響二沖擊器工作過(guò)程的流體解析三沖擊器的熱計(jì)算四沖擊器的實(shí)驗(yàn)研究五總結(jié)與展望六6結(jié)論與展望6.1結(jié)論利用經(jīng)典受力的方法對(duì)葉片進(jìn)行分析，得出了油缸速度的對(duì)于輸出扭矩的影響最大，其次是葉片長(zhǎng)度、扳軸槽寬和摩擦系數(shù)，密封臺(tái)寬度對(duì)最大輸出扭矩幾乎沒(méi)有影響的結(jié)果；通過(guò)對(duì)FLUENT工作過(guò)程的流體分析，得出了沖擊器體積對(duì)輸出扭矩有著巨大的影響，其次是出流口大小、旋轉(zhuǎn)角度對(duì)沖擊器輸出扭矩幾乎沒(méi)有影響，其機(jī)械效率隨各參數(shù)的變化不大，維持在40%左右的結(jié)果。通過(guò)本論文的研究設(shè)計(jì)出了2000N·m的沖擊器，分析了槽沿直線度和葉片葉面平面度對(duì)輸出扭矩的影響，研究結(jié)果表明，以五級(jí)加工精度所設(shè)計(jì)的沖擊器輸出扭矩比理想狀態(tài)下的輸出扭矩小了10%左右，因此，要保證沖擊器輸出扭矩的穩(wěn)定，對(duì)沖擊器關(guān)鍵部件的加工精度需達(dá)到5級(jí)精度以上。6結(jié)論與展望6.1結(jié)論沖擊器發(fā)熱的研究。計(jì)算了滾針油膜溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況。并用FLUENT對(duì)油膜溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)兩者的對(duì)比驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的正確性，研究結(jié)果表明，滾針油膜是沖擊器發(fā)熱的主要來(lái)源，約占沖擊器工作過(guò)程中發(fā)熱量的75.43%。利用ANSYS對(duì)沖擊器進(jìn)行了整體熱計(jì)算，通過(guò)對(duì)比沖擊器在使用散熱器前后的熱平衡狀態(tài)，得出沖擊器在使用散熱器后所達(dá)到的熱平衡溫度大大的降低，選擇合適大小的散熱片和散熱方式，能夠達(dá)到?jīng)_擊器連續(xù)工作的目的。對(duì)沖擊器輸出扭矩進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，沖擊器輸出扭矩不僅各次輸出的扭矩有著較大的變化，在單個(gè)沖擊過(guò)程中也有較大的抖動(dòng)。優(yōu)化后的沖擊扭矩的輸出扭矩穩(wěn)定性有所改進(jìn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果表明，沖擊器的輸出扭矩穩(wěn)定性的控制還較為困難，必須通過(guò)改變沖擊器的結(jié)構(gòu)來(lái)使輸出扭矩更為穩(wěn)定。6結(jié)論與展望6.2展望對(duì)沖擊器輸出扭矩穩(wěn)定性的研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和本文的理論性研究發(fā)現(xiàn)，要精確控制沖擊器的輸出扭矩還存在著一定的困難，沖擊器輸出扭矩不僅在不同次沖擊時(shí)扭矩有著較大的變化，且單次沖擊器時(shí)輸出扭矩還有著較大的波動(dòng)，因此，改變沖擊器的機(jī)構(gòu)，研究和開發(fā)新型的沖擊器，使其輸出的沖擊扭矩能夠穩(wěn)定在需要的范圍內(nèi)就顯得非常必要。對(duì)沖擊器應(yīng)用情況的進(jìn)一步研究。由于旋轉(zhuǎn)液壓沖擊器目前的應(yīng)用范圍還不夠廣泛，最典型的應(yīng)用就是應(yīng)用于液壓脈沖扳手，如何將沖擊器應(yīng)用于更多方面，如大功率電機(jī)的啟動(dòng)、沖擊旋轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)、載重汽車的輔助動(dòng)力等方面就顯得尤為重要。。研究過(guò)程所取得的成果【1】發(fā)明專利徐海波顧國(guó)超基于人行為