基本介紹
- 中文名：側板
- 外文名：lateral plate
- 學科：車輛工程
- 學科：機械工程學
簡介,側板構型對高超側壓進氣道起動性能的影響,進氣道構型及研究方法,進氣道起動性能對比,振動篩側板及篩框動態設計,振動篩側板的動力學結構改進,振動篩篩框的動力學結構改進,結論,齒輪泵軸向浮動側板力矩平衡機制改進,磨損現象,齒輪泵內部流場模型,2種平衡機制下的典型側板結構對比,浮動力矩模型,
簡介
在激振器大梁和橫樑與側板的連線部位，為消除過度的應力集中，採用特別加強結構對側板進行加強。連線採用虎克鉚釘鉚固。位於篩板以下的側板無突出結構，不會產生液體積聚，不會因此導致腐蝕。 側板內側下部防護層非常連續、光滑，極大地減少因沖刷造成結構腐蝕的可能性。側板和橫樑間無隙、無突出。
側板構型對高超側壓進氣道起動性能的影響
為了考察側板構型對高超側壓進氣道起動性能的影響，對相同收縮比下側板分別為前掠和後掠構型的進氣道開展了 Ma = 4 來流下的風洞實驗及相應的數值模擬研究。實驗結果表明，側板後掠進氣道的起動性能優於側板前掠構型，實驗中側板後掠進氣道能夠在 + 2°攻角時實現起動，而側板前掠進氣道僅能在 － 2°攻角時起動。對流場進行的數值模擬結果表明，側板後掠進氣道不但比側板前掠進氣道具有更高的內收縮段入口馬赫數，而且交匯後的側板激波與底板邊界層干擾的強度較弱，使得邊界層不易分離，兩方面因素共同作用使得側板後掠進氣道的起動性能顯著優於側板前掠構型。
進氣道構型及研究方法
1 進氣道構型：
設計了側板分別為前掠和後掠構型的兩個高超側壓進氣道模型，側板的前掠角為 55°，後掠角為 30°。除了側板構型存在差異外，兩模型的其餘的結構參數均保持一致。進氣道底板採用三級楔角壓縮，總壓縮角為 14°，進氣道的總收縮比為 6.0，內收縮比( 唇口橫截面與出口橫截面面積之比) 為 1.45，側向收縮比為 1.67，入口迎風面的高度 H = 99mm。
2 實驗方法：
實驗研究在國防科技大學 STS 重點實驗室( Science and Technology on Scramjet Laboratory) 的Φ440mm 高焓自由射流試驗系統中進行，實驗中主要考察模型進氣道在低馬赫數來流下的起動情況。實驗中對進氣道底板壁面中心線上的沿程靜壓分布進行測量，除此之外，還在進氣道模型出口的後方連線一段駐室和喉道，並測量駐室和喉道內相應位置的壁面靜壓，以考察進氣道的流量捕獲性能。實驗中所有壓力的測量均採用 9116 型壓力掃描閥進行。
3 數值模擬方法：
數值模擬所採用的控制方程為理想氣體可壓 N-S 方程，採用有限體積法離散，使用三維定常隱式求解器求解，流動方程的無粘項採用二階 Roe 格式離散，粘性項採用二階中心差分格式離散，氣體比熱比為 1.38，氣體分子粘性採用 Sutherland 公式計算，湍流模型為 k-ω SST 模型。
進氣道起動性能對比
由於數值模擬難以準確地獲取進氣道的起動性能，採用風洞實驗的方法來考察進氣道的起動性能，實驗中通過測量進氣道底板壁面中心線上的沿程靜壓分布來判斷進氣道的起動情況。進氣道起動與否與其內收縮段入口處的馬赫數大小有關，對具有前體壓縮的高超側壓進氣道來說，通過改變進氣道本身的攻角可以相應地改變進氣道內收縮段入口馬赫數的大小。由於風洞噴管出口的馬赫數恆定，所以採用改變進氣道攻角的方式來對比側板前掠與後掠構型進氣道的起動性能。
1 側板後掠進氣道起動性能：
對側板後掠進氣道分別進行了 Ma = 4.0 來流條件下攻角為 0°和 + 2°的風洞實驗，+ 2°攻角實驗中駐室和喉道的壓力顯著高於 0°攻角實驗，由於喉道面積相等，所以流量與氣流的總壓成正比，而氣流總壓越高則駐室壓力越高，說明攻角增加的情況下，進氣道的捕獲流量獲得了大幅提升。
2 側板前掠進氣道起動性能：
對側板前掠進氣道進行了 Ma = 4.0 來流條件下攻角分別為 0°，－ 1°和 － 2°的三次風洞實驗，對比側板後掠和前掠構型進氣道的實驗結果可以發現，側板後掠進氣道的起動性能優於側板前掠構型。
振動篩側板及篩框動態設計
振動篩是冶煉設備中的關鍵設備之一， 該設備由於是在高作業率、高溫、高粉塵的惡劣條件下運轉的關鍵設備，在所有的燒結設備中篩子維修的工作量占比例較大，其故障以側板振裂、斷裂、篩框扭曲變形較為突出，所以有必要對其進行動力學分析，從而為設計提供參考。
振動篩側板的動力學結構改進
對振動篩的動力學改進的主要目的是使結構的固有頻率遠離其工作頻率，防止共振， 減少噪聲。側板的幾何參數、物理參數可採用三維實體CAD軟體Pro /E 計算得 到。根據已有的二維零件和總成圖紙，在Pro /E 中建立振動篩側板的三維模型，輸入材料特性參數後，即可獲得側板的零部件質量、質心位置、轉動慣量等原始模型數據。通過正確的ANSYS和Pro /E接口的配置方法，實現了數據的無縫連線。
振動篩篩框的動力學結構改進
完成了振動篩側板的模態分析之後，來討論振動篩篩框的動力學改進的問題。篩框是由板和梁鉚接而成的具有對稱結構的彈性體，儘管篩框的結構具有對稱性，但仍必須按整體進行分析，因為在動態分析中求得的各階振型並非完全以結構對稱面而對稱，如按對稱結構取其一半進行分析就會丟掉偶數階振型，使計算結果失真。
結論
由於振動篩在工作時其故障以側板振裂、斷裂、篩框扭曲變形較為突出， 所以以上主要針對振動篩側板及篩框的動態特性進行了研究，求出固有頻率和固有振型，找出側板及篩框結構上不合理的地方並進行了動力學改進，使其固有頻率遠離工作頻率10% 以上，有效地提高了振動篩性能。計算分析對研製同類型系列化環保、節能自同步香蕉形振動篩提供了計算分析依據，並可推廣套用 到其它大型篩的模態選型、參數化設計。
齒輪泵軸向浮動側板力矩平衡機制改進
外嚙合齒輪泵作為動力元件被廣泛用於農業機械、工程機械等行業中，然而長期以來中高壓大排量齒輪泵由於其側板在多工況條件下的自平衡能力不足導致的磨損問題而得不到普及與發展，因而對齒輪泵軸向浮動側板在多工況下的浮動力矩平衡機制的研究與控制是一項亟待解決的問題。
磨損現象
磨損原因為齒輪泵浮動側板在多工況條件下其浮動側板原有的平衡狀態因工況的變化而變化，從而導致側板被壓緊在齒輪端面上產生磨損。
齒輪泵內流場分布隨著外界負載的變化而變化，即齒輪泵軸向浮動側板正向摩擦面的壓力梯度會隨著負載的變化而變化，為了更好地平衡側板浮動力矩，提出了一種新型的連通式平衡機制。
齒輪泵內部流場模型
齒輪泵內流場分布隨著外界負載的變化而變化，即齒輪泵軸向浮動側板正向摩擦面的壓力梯度會隨著負載的變化而變化，為了更好地平衡側板浮動力矩，提出了一種新型的連通式平衡機制。
2種平衡機制下的典型側板結構對比
特點是將背面壓力補償區與正面摩擦面隔離開，在補償面形成一個只與泵體出油口相聯通的半封閉油腔；特點是在側板背面壓力補償區的末端開了一小孔，將背面壓力補償區與側板正面摩擦面壓力區連通。
浮動力矩模型
不同廠家的軸向浮動側板結構不盡相同，但結構基本全為軸對稱結構，並且其壓力區也基本可分為泄露區、壓力遞變區、出口區、進口區，為了實現對側板浮動力矩的測量，需要建立基於離散特徵點的參數化力矩模型。通過對齒輪泵內部流場建模，定性給出了軸向浮動側板在多工況條件下浮動力矩的非線性特點。
