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基于强迫对流的油气弹簧热力学模型研究★
口陈轶杰口顾亮口李雨
北京理工大学机械与车辆工程学院北京 100081
摘要:针对自主研发的油气弹簧工作时油液温度对密封件可靠性的影响,提出了研究减振装置温升的重要性。建
立了油气弹簧强迫对流情况下的热力学物理模型。给出了各表面相关对流换热系数表达式,以及综合热量传递方程。分别
以油液和氮气为研究对象列写了单位时间外力所做的功和内能变化率。通过能量守恒原理和实际气体状态方程创建了油
气弹簧强迫对流热力学数学模型。编程分析了外界环境和激励对油液温升的影响规律,得出的结论可以作为油气弹簧的
设计参考。
关键词:油气弹簧油液温升强迫对流热力学模型
中图分类号:TB123 文献标识码:A 文章编号:1000—4998(2008)03—0029—04
油气弹簧中的惰性气体能够储存一部分振动能 1 油气弹簧的热力学物理模型
量,但要衰减车身振动,通常还需加装阻尼阀。消耗掉
如图 1所示,建立了单气室油气弹簧在强迫对流情
的振动能量主要转换成为热能,使缸体温度不断升高,
况下的热力学物理模型。中空的活塞杆充有高压氮气,
当超过密封件的极限温度后,就会出现油、气泄漏现
由浮动活塞将其与油液分离;活塞杆上端配有主活塞,
象,导致整个系统不能正常工作。虽然油气弹簧的散热
在缸筒中起支承和导向作用;主活塞上安装有阻尼阀,
能力对系统可靠性影响很大,但由于涉及不少跨学科
通过对油液节流产生阻尼力衰减车身的振动。
专业知识,国内还没有开展相关的研究工作,国外公之
图中 D“为缸筒外径,D 为缸筒内径, 为油液
于众的文献也甚少。基于这种情况,本文对油气弹簧的
温度, 为氮气温度, 。为缸筒内壁温度, :为缸筒
温升现象进行了系统研究。
外壁温度,6。为缸筒壁厚, 为外界环境温度,厶为缸
-
k武器装备预先研究基金资助项目(编号:) 筒长度,厶为浮动活塞厚度, 。为活塞杆内壁温度, :
收稿日期:2007年10月为活塞杆外壁温度, 为活塞杆壁厚,L 为活塞杆与空
表3 第一台 SBL一200型数控薄板拉边机生产性能测定表4 第二台 SBL一200型数控薄板拉边机生产性能测定
班次班次
测定项目小计合计测定项目小计合计
1 1 2 3 1 2 3
纯作业时间 纯作业时间
总班作业班作业
延次时间领料时间 总次时间领料时间
续时入库时间 延时入库时间
时间非作业调整保养时间 8 续间非作业调整保养时间 2
. 50 . 83 7
时时间机具故障时间 0
时间机具故障时间 O O 间. 5
h 非班次自然条件造成/ h 电机调整保养
时间停机时间 非班次故障排除时间
总拉边长度/m 4760 4485 5038 14283 时间自然条件造成
停机时间
耗电量/kW
纯工作小时生产率/(m·h ) 421 414 408 平均414 总拉边长度/m 4740 3520 4873 13133
耗电量/kW
动力消耗率/(m·kW-1) 547 568 548 平均554
作业质量 l作业质量满足金属薄板边头卷圆质量要求纯工作小时生产率/(nl·h-1) 424 414 4ll 平均417
动力消耗率/ m·kW ) 52l 525 524 平均523
1 [M】.北京:冶金工业出版社,1989.
作业质量作业质量满足金属薄板边头卷圆质量要求
2 [M】.北京:机械工
业出版社,1993. △
3 [M】.北京:***出版社,1999. (编辑林凡)
a 机械制造46卷第523期 2008/3圆
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气接触的长度,D 为活塞杆内径, 为活塞杆外径,
Q —广—。_二丁一(3)
一
为活塞杆运动速度, 为外界空气流的