表面织构型高频液压冲击活塞副耗能机理及设计优化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51705147
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The mechanical and leakage loss between the piston and the cylinder is an important factor affecting the energy efficiency of the hydraulic impactor. The surface texture of the impact piston can change the flow law of the oil, which can cause the lubrication and heat transfer state change of the impact piston pair, and finally lead the change of the mechanical and the leakage loss making energy efficiency vary. The piston with surface texture is used in the project to improve the lubrication and seal conditions. The mechanism of declining energy dissipation for impact piston pair and design of piston with surface texture will conduct as follows: (1) The physical mechanism of high frequency hydraulic impactor piston pair with surface texture is analyzed. The mathematical model of fluid solid heat coupling is developed, and the evolution law of friction and seal for piston pair is investigated; (2) The relation of structure parameters, motion parameters, and surface texture parameters for piston to energy dissipation parameters are analyzed. The effects of surface texture to decline energy dissipation are studied, and the mechanism of declining energy dissipation for hydraulic impact piston pair is revealed; (3) Based on the experimental method and least square support vector machine, a quantitative model of the piston structure and its surface texture parameters to the energy dissipation of hydraulic impactor is established, and optimization design with object of minimum energy dissipation is carried on. This project makes the energy dissipation mechanism of hydraulic impact piston pair with surface texture be revealed, and provide a theoretical basis for the design of high efficiency hydraulic impactor.
冲击活塞与缸体之间的摩擦和泄漏损失是影响液压冲击器能量利用率的重要因素。合理的冲击活塞表面织构能改善油液流动规律,降低摩擦、泄漏损失提高冲击器能量利用率。项目拟采用表面织构液压冲击活塞改善润滑与密封条件,围绕降耗机理及表面织构活塞副设计开展研究,主要内容包括:(1)分析具有表面织构液压冲击活塞副综合能耗产生的物理力学机制,开展表面织构型液压冲击活塞副流固热耦合数理建模与活塞副摩擦密封特性演变规律分析;(2)分析冲击活塞副结构和表面织构参数,以及运动参数等与活塞副的摩擦力、温度分布、膜厚和泄漏量等摩擦密封特性参数之间关系,研究不同表面织构能耗抑制作用,揭示表面织构型液压冲击活塞副的降耗机理;(3)基于实验设计法和最小二乘支持向量机建立活塞结构及其表面织构参数与液压冲击器能耗定量关系模型,以能耗最小为目标开展优化设计。本项目将深化液压冲击活塞副能耗机理认识,为设计高能效液压冲击器提供理论依据。

结项摘要

本项目以高频液压冲击器为研究对象,旨在提高液压冲击器能量利用率,利用表面织构破解传统活塞副低能耗设计困境,应用机械、物理、计算机、统计学等多学科理论与方法开展研究工作。项目综合考虑冲击活塞副的泄露与摩擦损失,提出了综合能耗评价指标;利用平均雷诺方程构建了织构型高频液压冲击活塞副的综合能耗分析模型,分析获得了额定工况下活塞织构参数对综合能耗的影响规律;基于N-S的扩展雷诺方程、弹塑性变形方程等流体力学理论,采用有限差分法,建立了流体-结构耦合的织构活塞副润滑数学物理模型;以高频液压冲击器中的织构型冲击活塞副为研究对象,对不同类型织构活塞副能耗进行求解分析,建立了相关参数与综合能耗的映射关系;利用函数特征逼近和坐标变化建立了复杂织构(如仿鱼鳞型织构)凹坑截面的数学表征模型,结合织构化流体动压润滑原理建立了不同特征参数下织构凹坑三维流场数值分析模型,通过正交试验设计分析获得了鱼鳞型织构表征参数以及液压油流速对冲击活塞表面摩擦性能的影响规律;提出了采用电液伺服油源作为驱动源,自制活塞两侧供油,中间测泄露油的液压冲击器活塞副摩擦密封特性参数模拟测试实验装置,为织构型活塞副能耗分析结果的验证提供了设备支撑。项目发表论文10篇,其中SCI收录7篇;申请国内国际专利5项,获得授权国内发明和国际专利各1项;表面织构型低能耗冲击活塞副结构和设计技术已在液压凿岩机和沉桩设备成功应用,相关成果获得了湖南省技术发明三等奖。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Preview Control of Hydrostatic Guideway for Ultraprecision CNC Machine Tools
超精密数控机床静压导轨预览控制
  • DOI:
    10.1007/s40997-018-0192-7
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    IRANIAN JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY-TRANSACTIONS OF MECHANICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Liu, Chengpei;Hu, Junping;Hu, Qian
  • 通讯作者:
    Hu, Qian
Study on rules for spiral groove of swirl nozzle to performance of inside flow
旋流喷嘴螺旋槽对内流性能影响规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Advances in computer science research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo Yong;Guo Lili;Zhang Longyan
  • 通讯作者:
    Zhang Longyan
Effect of fish scale texture on friction performance for reciprocating pair with high velocity
鱼鳞织构对高速往复副摩擦性能的影响
  • DOI:
    10.1108/ilt-09-2019-0398
  • 发表时间:
    2019-11-23
  • 期刊:
    INDUSTRIAL LUBRICATION AND TRIBOLOGY
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Quan, Song;Yong, Guo;Yang Shuyi
  • 通讯作者:
    Yang Shuyi
Effect of working parameters on performance characteristics of hydrostatic turntable by using FSI-thermal model
利用FSI-热模型研究工作参数对静压转台性能特性的影响
  • DOI:
    10.1007/s11771-018-3938-x
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Journal of Central South University
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Hu Junping;Liu Chenpei
  • 通讯作者:
    Liu Chenpei
The improvement on vibration isolation performance of hydraulic excavators based on the optimization of powertrain mounting system
基于动力总成悬置系统优化的液压挖掘机隔振性能提升
  • DOI:
    10.1177/1687814019849988
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jiang, Mian;Liao, Shoushi;Wu, Jigang
  • 通讯作者:
    Wu, Jigang

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其他文献

多轴加载下加劲KK相贯节点试验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    陈勇;刘青松;高志林;邢月龙;郭勇;王激扬;胡中正
  • 通讯作者:
    胡中正
结核病和微生物菌群的关系
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  • 发表时间:
    2020
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    郭勇
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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交变拉伸应变及压应力对大鼠成骨细胞FOS蛋白表达及细胞定位的影响
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李瑞欣

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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