氣缸壁面溫度預(yù)測研究.pdf

1、氣動技術(shù)伴隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)自動化過程中的各個領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，較大類型的氣缸在帶負(fù)載運(yùn)行一段時間后，氣缸壁面會出現(xiàn)發(fā)冷甚至?xí)霈F(xiàn)壁面結(jié)露的現(xiàn)象，較小類型的氣缸則會出現(xiàn)壁面發(fā)熱的現(xiàn)象。研究氣缸壁面發(fā)冷或發(fā)熱現(xiàn)象，闡述其發(fā)生機(jī)理，提出相應(yīng)的解決措施對氣缸壽命和系統(tǒng)性能的提升已經(jīng)成為一個重要的研究課題。
　　本文以大類型氣缸為研究對象，首先提出等效熱功率概念，對不同工況下的氣缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)

2、測結(jié)論，并針對不同工況提出解決或緩解氣缸壁面發(fā)冷的方案。
　　本文的主要研究工作總結(jié)如下：
　?。?）利用Simulink模塊搭建此次研究對象的仿真平臺。建立包含熱交換的氣缸運(yùn)動數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證此次數(shù)學(xué)模型的正確性。
　?。?）搭建此次研究對象的實(shí)驗(yàn)平臺，利用 LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及其控制回路的搭建。結(jié)合實(shí)驗(yàn)對此次研究對象的仿真所需要的參數(shù)進(jìn)行識別，利用時常數(shù)法計(jì)算并推導(dǎo)了氣缸內(nèi)部氣體與氣缸內(nèi)壁面的平均換熱系數(shù)的方

3、法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)求得內(nèi)部平均換熱系數(shù)。
　　（3）提出等效熱功率的概念來研究氣缸壁面溫度的變化情況，等效熱功率模型是根據(jù)氣缸一個運(yùn)動周期內(nèi)的仿真結(jié)果，預(yù)測氣缸運(yùn)行達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)時的壁面溫度變化。等效熱功率主要包括氣缸充放氣熱功率和氣缸活塞密封圈與氣缸內(nèi)壁的摩擦力熱功率。充放氣熱功率根據(jù)一個周期內(nèi)，氣體溫度的仿真結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，而摩擦力熱功率需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)對摩擦力進(jìn)行測量以及熱分配系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
　　（4）計(jì)算不同條件下的等效熱功率并對氣

4、缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合實(shí)驗(yàn)得到不同工況下的氣缸壁面溫度結(jié)果，對比預(yù)測結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明等效熱功率模型在一定程度上可以對氣缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測。研究氣缸運(yùn)行參數(shù)對氣缸壁面溫度的影響。
　?。?）針對不同工況，提出解決氣缸壁面溫度發(fā)冷的解決方案。在單向負(fù)載工況下，提出減小回程氣源的方案，可以有效地對氣缸壁面發(fā)冷現(xiàn)象進(jìn)行控制，同時減小氣體消耗量，降低能量損失。在雙向負(fù)載工況下，提出增大氣缸外壁面換熱面積的措施來緩解氣缸壁面發(fā)冷程度，仿真