CN111143950A - 一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法 - Google Patents

一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，包括以下步骤：计算在一个步长时刻内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，获得该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离；根据该时刻距离矫正缓冲过程伺服油流通面积，进而获得此时通过缓冲活塞的流量；计算并更新缓冲活塞两端压力，重复以上步骤进行迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。本发明随着每一步长时刻活塞运动距离的变化对缓冲过程流通面积及流量进行精确矫正，为设计及计算低速级排气系统中排气阀杆的详细升程提供有效方法，计算结果精确。

Description

一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法
技术领域
本发明涉及的是一种缓冲活塞的缓冲过程的计算方法。
背景技术
随着船舶配气系统不断更新发展，机械式配气机构已逐渐被取代，无凸轮轴的液压驱动可变配气技术受到了越来越多的重视。电液控制技术与可变配气技术相结合，可以使配气系统的控制更为灵活，不再受制于凸轮型线与柴油机转速，针对不同工况的配气需求，灵活改变气阀开启相位与关闭相位。但在排气系统灵活性提高的同时，液压驱动系统中伺服油压力将复杂多变，其中就包括排气组件内部运动的影响，尤其是临近排气阀杆的缓冲活塞在缓冲过程中的节流效应影响甚大。为了提高配气系统工作的精确度，需要一种有效且精确的计算方法，对缓冲活塞的缓冲过程作出详细的分析计算。目前一般的节流计算方法难以满足排气阀开闭过程位移的计算精度。
发明内容
本发明的目的在于提供随着每一步长时刻活塞运动距离的变化对缓冲过程流通面积及流量进行精确矫正的一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征是：
(1)建立系统模型：包括对系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT,0<Nt≤NT，锥形缓冲活塞结构参数和压力初值进行设定；
(2)计算在一个步长时刻Nt内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，获得该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离；
(3)根据该时刻距离矫正缓冲过程伺服油流通面积，计算此时通过缓冲活塞的流量；
(4)计算并更新缓冲活塞两端压力，重复以上步骤进行迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。
本发明还可以包括：
1、步骤(1)中需要设定的初值参量包括：系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT、锥形缓冲活塞质量Mhc、直径dhc、锥形凸台轴向长度lz及半锥角α、活塞与配合面环状间隙δ、锥面边缘处位置与其配合面出口位置的初始距离x0、位于锥形缓冲活塞两端伺服油压力值Pup、Pdown。
2、步骤(2)中，计算在一个步长时刻Nt内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，其对应的机械运动方程为：
Figure BDA0002344127770000021
其中S1、S2为各压力对应的作用面积；
活塞变化的位移：
Figure BDA0002344127770000022
其中v为该步长时刻的活塞速度；
该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：
X＝x0+Δx。
3、步骤(3)中，矫正缓冲过程伺服油流通面积并计算流量的具体方法：
设定锥面边缘处位置与其配合面出口位置距离的边界条件X0、X1；
根据步骤(2)中获得的锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：X＝x0+Δx；
判断该距离条件下所属的边界范围；
(a)若X≤0，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000023
其中ΔP＝Pup-Pdown，β为连续系数，ρ和ν分别为伺服油密度和运动粘度；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000024
ΔVdown＝-ΔVup；
(b)若0＜X≤X0，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000031
其中A1为此刻的等效流通面积；
Figure BDA0002344127770000032
D1为液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000033
Figure BDA0002344127770000034
(c)若X0＜X≤X1，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000035
A2为此刻的等效流通面积，D2为A2的液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000036
Figure BDA0002344127770000037
若X1＜X，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000038
A3为此刻的等效流通面积且
Figure BDA0002344127770000039
D3为A3的液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA00023441277700000310
4、步骤(4)中，利用获得的缓冲过程流量和活塞上下腔体体积变化量，计算并更新缓冲活塞上下两端压力，重复以上步骤进行迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。
本发明的优势在于：本发明根据每一步长时刻活塞运动距离的变化，定义四个缓冲活塞位移边界条件，对缓冲过程流通面积及流量进行阶段式矫正，进而实现活塞上下腔伺服油压力的精确计算，为设计及计算低速级排气系统中排气阀杆的详细升程提供有效方法，计算结果精确。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2a为缓冲阶段前的工作示意图，图2b为缓冲阶段的工作示意图；
图3为有无缓冲过程对排气阀升程影响对比图；
图4为有缓冲过程仿真与实验结果图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-4，锥面边缘处位置与其配合面出口位置如图2标识所示，具体步骤如下：
步骤1：建立系统模型，需要设定的初值参量为：
系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT,0<Nt≤NT，锥形缓冲活塞质量Mhc、直径dhc,锥形凸台轴向长度lz及半锥角α，活塞与配合面环状间隙δ，锥面边缘处位置与其配合面出口位置的初始距离x0，位于锥形缓冲活塞两端伺服油压力值Pup、Pdown；
步骤2：计算在一个步长时刻Nt内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，其对应的机械运动方程为：
Figure BDA0002344127770000041
其中S1、S2为各压力对应的作用面积；
则活塞变化的位移：
Figure BDA0002344127770000042
其中该步长时刻的活塞速度：v＝v0+a·Nt
该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：X＝x0+Δx；
步骤3：根据该时刻距离矫正缓冲过程伺服油流通面积，计算此时通过缓冲活塞的流量。
具体方法如下：
设定锥面边缘处位置与其配合面出口位置距离的边界条件X0、X1；
X0＝lz+tanα(δ+lz tanα)
Figure BDA0002344127770000051
根据步骤2中获得的锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：X＝x0+Δx；
判断该距离条件下所属的边界范围；
(a)若X≤0，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000052
其中ΔP＝Pup-Pdown，ρ和ν分别为伺服油密度和运动粘度；
连续系数：
Figure BDA0002344127770000053
其中
Figure BDA0002344127770000054
液力直径：
Figure BDA0002344127770000055
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000056
ΔVdown＝-ΔVup
(b)若0＜X≤X0，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000057
其中A1为此刻的等效流通面积：
Figure BDA0002344127770000058
D1为A1的液力有效直径：
Figure BDA0002344127770000061
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000062
Figure BDA0002344127770000063
(c)若X0＜X≤X1，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000064
其中A2为此刻的等效流通面积：
Figure BDA0002344127770000065
D2为A2的液力有效直径：
Figure BDA0002344127770000066
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000067
Figure BDA0002344127770000068
(d)若X1＜X，则缓冲过程的流量：
Figure BDA0002344127770000069
其中A3为此刻的等效流通面积：
Figure BDA00023441277700000610
D3为A3的液力有效直径：
Figure BDA00023441277700000611
且kg为连续系数：
Figure BDA00023441277700000612
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure BDA0002344127770000071
步骤4：计算并更新缓冲活塞两端压力：
假设j为迭代次数，该步长时刻压力值：
Pup/down(j+1)＝Pup/down(j)+ΔPup/down
其中
Figure BDA0002344127770000072
Qhc为缓冲过程流量(Q0、Q1、Q2、Q3)；
重复以上步骤2、3进行缓冲过程的迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。

Claims (5)

1.一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征是：
(1)建立系统模型：包括对系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT,0<Nt≤NT，锥形缓冲活塞结构参数和压力初值进行设定；
(2)计算在一个步长时刻Nt内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，获得该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离；
(3)根据该时刻距离矫正缓冲过程伺服油流通面积，计算此时通过缓冲活塞的流量；
(4)计算并更新缓冲活塞两端压力，重复以上步骤进行迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。
2.根据权利要求1所述的一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征在于：步骤(1)中需要设定的初值参量包括：系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT、锥形缓冲活塞质量Mhc、直径dhc、锥形凸台轴向长度lz及半锥角α、活塞与配合面环状间隙δ、锥面边缘处位置与其配合面出口位置的初始距离x0、位于锥形缓冲活塞两端伺服油压力值Pup、Pdown。
3.根据权利要求1所述的一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征在于：步骤(2)中，计算在一个步长时刻Nt内由于压差导致缓冲活塞运动并产生的轴向位移，其对应的机械运动方程为：
Figure FDA0002344127760000011
其中S1、S2为各压力对应的作用面积；
活塞变化的位移：
Figure FDA0002344127760000012
其中v为该步长时刻的活塞速度；
该时刻锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：
X＝x0+Δx。
4.根据权利要求1所述的一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征在于：步骤(3)中，矫正缓冲过程伺服油流通面积并计算流量的具体方法：
设定锥面边缘处位置与其配合面出口位置距离的边界条件X0、X1；
根据步骤(2)中获得的锥面边缘处位置与其配合面出口位置的距离：X＝x0+Δx；
判断该距离条件下所属的边界范围；
(a)若X≤0，则缓冲过程的流量：
Figure FDA0002344127760000021
其中ΔP＝Pup-Pdown，β为连续系数，ρ和ν分别为伺服油密度和运动粘度；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure FDA0002344127760000022
ΔVdown＝-ΔVup；
(b)若0＜X≤X0，则缓冲过程的流量：
Figure FDA0002344127760000023
其中A1为此刻的等效流通面积；
Figure FDA0002344127760000024
D1为液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure FDA0002344127760000025
Figure FDA0002344127760000026
(c)若X0＜X≤X1，则缓冲过程的流量：
Figure FDA0002344127760000027
A2为此刻的等效流通面积，D2为A2的液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure FDA0002344127760000028
Figure FDA0002344127760000031
若X1＜X，则缓冲过程的流量：
Figure FDA0002344127760000032
A3为此刻的等效流通面积且
Figure FDA0002344127760000033
D3为A3的液力有效直径；
此刻对应的缓冲活塞上下腔体的体积变化为：
Figure FDA0002344127760000034
5.根据权利要求1所述的一种低速机排气系统环状间隙式锥形活塞缓冲过程计算方法，其特征在于：步骤(4)中，利用获得的缓冲过程流量和活塞上下腔体体积变化量，计算并更新缓冲活塞上下两端压力，重复以上步骤进行迭代运算，获得整个缓冲过程活塞的位移数据。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114357662A (zh) * 2022-03-10 2022-04-15 潍柴动力股份有限公司 活塞以及活塞的设计方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282836A (zh) * 1999-08-03 2001-02-07 刘小明 一种循环钢球正弦凸轮转子气动喷油活塞式内燃机
CN101532570A (zh) * 2009-02-16 2009-09-16 辽宁华运控制设备制造有限公司 一种流量的控制方法及控制装置
CN202124119U (zh) * 2011-06-09 2012-01-25 刘忠德 飞机起飞蒸汽弹射助推装置
KR20120113330A (ko) * 2011-04-05 2012-10-15 이산강업 주식회사 소음 저감형 지하 천공용 함마드릴
CN103629188A (zh) * 2013-12-11 2014-03-12 四川凌峰航空液压机械有限公司 作动筒用缓冲装置
CN104112039A (zh) * 2014-06-25 2014-10-22 陕西高华知本化工科技有限公司 车用机械式换挡缓冲阀的设计方法
RU2014109211A (ru) * 2014-03-11 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) Пневматический ударный механизм
CN105470014A (zh) * 2015-12-09 2016-04-06 中国西电电气股份有限公司 一种断路器弹簧机构用缓冲器缓冲过程的数学建模方法
CN206522165U (zh) * 2016-12-30 2017-09-26 沪东重机有限公司 一种低速机排气阀正时单元控制活塞
CN107476915A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 一种带缓冲装置的双作用式高压燃油供给装置
CN108331744A (zh) * 2018-01-04 2018-07-27 华中科技大学 一种获取往复式活塞压缩机阀腔压力脉动的方法
CN108342236A (zh) * 2018-03-27 2018-07-31 宁夏弘翊航空油料有限公司 一种不含铅航空活塞式发动机燃料及其制备方法、装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282836A (zh) * 1999-08-03 2001-02-07 刘小明 一种循环钢球正弦凸轮转子气动喷油活塞式内燃机
CN101532570A (zh) * 2009-02-16 2009-09-16 辽宁华运控制设备制造有限公司 一种流量的控制方法及控制装置
KR20120113330A (ko) * 2011-04-05 2012-10-15 이산강업 주식회사 소음 저감형 지하 천공용 함마드릴
CN202124119U (zh) * 2011-06-09 2012-01-25 刘忠德 飞机起飞蒸汽弹射助推装置
CN103629188A (zh) * 2013-12-11 2014-03-12 四川凌峰航空液压机械有限公司 作动筒用缓冲装置
RU2014109211A (ru) * 2014-03-11 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) Пневматический ударный механизм
CN104112039A (zh) * 2014-06-25 2014-10-22 陕西高华知本化工科技有限公司 车用机械式换挡缓冲阀的设计方法
CN105470014A (zh) * 2015-12-09 2016-04-06 中国西电电气股份有限公司 一种断路器弹簧机构用缓冲器缓冲过程的数学建模方法
CN206522165U (zh) * 2016-12-30 2017-09-26 沪东重机有限公司 一种低速机排气阀正时单元控制活塞
CN107476915A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 一种带缓冲装置的双作用式高压燃油供给装置
CN108331744A (zh) * 2018-01-04 2018-07-27 华中科技大学 一种获取往复式活塞压缩机阀腔压力脉动的方法
CN108342236A (zh) * 2018-03-27 2018-07-31 宁夏弘翊航空油料有限公司 一种不含铅航空活塞式发动机燃料及其制备方法、装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洋: "小缸径低速机液压排气阀的设计与驱动性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *
赵建辉 等: "驱动和结构参数对共轨喷油器喷射特性稳定性的影响", 《船舶工程》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114357662A (zh) * 2022-03-10 2022-04-15 潍柴动力股份有限公司 活塞以及活塞的设计方法

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