戚 舉 鵬，　金 惠 良，　葉 　 騫

( 上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院, 上?！?00240 )

?

基于溫濕度模型的促動(dòng)器防積水機(jī)理與實(shí)驗(yàn)

戚 舉 鵬，金 惠 良*，葉 騫

( 上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院, 上海200240 )

為提高促動(dòng)器在戶外使用的可靠性，需要研究促動(dòng)器防積水策略．根據(jù)促動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和傳熱學(xué)原理，建立促動(dòng)器內(nèi)氣體的溫濕度模型，實(shí)現(xiàn)了促動(dòng)器內(nèi)氣體溫濕度的在線計(jì)算．通過模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比，對(duì)溫濕度模型進(jìn)行驗(yàn)證，并分析了促動(dòng)器內(nèi)部積水的原因．根據(jù)溫濕度模型計(jì)算結(jié)果，提出了用防水透氣閥解決促動(dòng)器內(nèi)部積水問題的方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比．

促動(dòng)器；呼吸作用；吸水效應(yīng)；溫濕度模型

0　引　言

目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的大型射電望遠(yuǎn)鏡都裝備了主動(dòng)面系統(tǒng)，以提高其主反射面的面型精度．射電望遠(yuǎn)鏡專用促動(dòng)器是主動(dòng)面系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備．促動(dòng)器密封殼體內(nèi)置有步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制器、編碼器等精密電子設(shè)備，且其分布于天線面板的下方，維修不便，處于露天工作時(shí)，就要求其具有良好的可靠性和防水防塵性．由于室外溫度和電機(jī)工作狀態(tài)的變化，促動(dòng)器內(nèi)濕空氣的飽和狀態(tài)也隨之變化，在低溫環(huán)境下，空氣中的水蒸氣可能會(huì)過飽和而凝露[1-3]，影響促動(dòng)器使用．在工廠化的大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，并不能保證每一臺(tái)促動(dòng)器的完全密封，這就產(chǎn)生了“呼吸作用”和“吸水效應(yīng)”[1-3]，長(zhǎng)此以往將導(dǎo)致促動(dòng)器內(nèi)部積水．而那些密封效果好的促動(dòng)器，隨著外界溫度的變化，會(huì)在箱體內(nèi)形成正負(fù)壓力，長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)外壓差作用，會(huì)使箱體的密封效果變差，同時(shí)產(chǎn)生“呼吸作用”和“吸水效應(yīng)”，造成促動(dòng)器內(nèi)部積水，最終導(dǎo)致促動(dòng)器故障．目前國(guó)內(nèi)對(duì)密閉箱體防呼吸凝露的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和方案的應(yīng)用層面上，很少有關(guān)于密閉箱體內(nèi)溫濕度的模擬計(jì)算研究及動(dòng)態(tài)仿真．本文通過促動(dòng)器內(nèi)溫濕度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，根據(jù)傳熱學(xué)原理，建立促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型，以模擬促動(dòng)器內(nèi)部氣體的溫濕度隨環(huán)境溫濕度變化的動(dòng)態(tài)過程，在此基礎(chǔ)上分析促動(dòng)器內(nèi)部積水的原因，并通過溫濕度模型的仿真計(jì)算，驗(yàn)證防水透氣閥對(duì)于預(yù)防促動(dòng)器內(nèi)部積水的積極作用，并與戶外實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比．

1　促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型的建立

本文以促動(dòng)器內(nèi)氣體為研究對(duì)象，采用集總參數(shù)法[2,4-8]建立促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)作如下假設(shè)：

(1)促動(dòng)器內(nèi)氣體為理想氣體；

(2)促動(dòng)器內(nèi)溫度、壓力、密度和濕度分布均勻；

(3)促動(dòng)器外殼溫度分布均勻；

(4)步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱模型簡(jiǎn)化為恒功率的發(fā)熱源．

基于上述假設(shè)，可對(duì)促動(dòng)器熱模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到促動(dòng)器熱模型結(jié)構(gòu)，如圖1所示．

促動(dòng)器內(nèi)外氣體的流動(dòng)滿足連續(xù)性方程：

(1)

促動(dòng)器殼體內(nèi)外的換熱差等于殼體熱力學(xué)能的變化量：

(2)

促動(dòng)器內(nèi)氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程：

pV=mairRTair

(3)

圖1　促動(dòng)器熱模型結(jié)構(gòu)

由式(3)微分得

(4)

促動(dòng)器內(nèi)氣體滿足能量方程：

Q2+cpTfqm-pdVdt+q.=ddt(cVmairTair)

(5)

殼體內(nèi)外表面的傳熱量滿足傳熱方程：

(6)

促動(dòng)器批量生產(chǎn)時(shí)，少數(shù)促動(dòng)器會(huì)出現(xiàn)泄漏，且泄漏存在個(gè)體差異，但泄漏微孔面積的量級(jí)相差不大．促動(dòng)器的微孔泄漏可以看成促動(dòng)器表面有等效過流面積為Aj的節(jié)流孔，節(jié)流孔處的流量方程：

(7)

相對(duì)濕度等于氣體中水蒸氣氣壓和當(dāng)前溫度飽和蒸汽壓之比：

φ=pw/ps

(8)

當(dāng)前溫度的飽和蒸汽壓由擬合公式求得：

(9)

綜上，促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型為

dTairdt=cVTairdmairdt-h2A(TAl-Tair)-cpTfdmairdt-q.cVmair

(10)

2　模型的參數(shù)識(shí)別與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

促動(dòng)器內(nèi)溫濕度的動(dòng)態(tài)仿真，需要知道溫濕度模型中的各個(gè)參數(shù)值．促動(dòng)器的參數(shù)、鋁合金的參數(shù)和氣體的各個(gè)參數(shù)都是已知的，還需要識(shí)別促動(dòng)器內(nèi)空腔的體積、促動(dòng)器內(nèi)外表面的換熱系數(shù)和表面等效過流面積．以下介紹這些參數(shù)的識(shí)別實(shí)驗(yàn)和溫濕度模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

2.1促動(dòng)器內(nèi)空腔體積的識(shí)別

圖2所示為促動(dòng)器的三維模型，首先通過質(zhì)量屬性查看促動(dòng)器三維模型的總體積V1，然后將促動(dòng)器內(nèi)空腔填滿重新建立促動(dòng)器模型，此時(shí)模型的總體積為V2，空腔的體積通過Solidworks仿真得出當(dāng)絲杠處于零位時(shí)，促動(dòng)器內(nèi)空腔的總體積為1 412.97 cm3．

V=V2-V1

圖2　促動(dòng)器三維模型

2.2促動(dòng)器內(nèi)外表面換熱系數(shù)的識(shí)別

促動(dòng)器內(nèi)四周存在阻礙流體流動(dòng)的壁面，流動(dòng)不可以充分展開，且促動(dòng)器內(nèi)部氣體沒有形成穩(wěn)定的流動(dòng)，故促動(dòng)器內(nèi)壁和內(nèi)部氣體的換熱屬于自然對(duì)流換熱．它的強(qiáng)度取決于流體在固體表面的流動(dòng)狀態(tài)及其發(fā)展情況,而這些又與流體流動(dòng)的空間和換熱表面的形狀、尺寸、表面與流體之間的溫差、流體的種類與物性參數(shù)等許多因素有關(guān)，一般可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)去擬合其隨換熱系數(shù)的變化．

根據(jù)傳熱學(xué)原理，自然對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程為

(11)

(12)

式中：Nu表示努塞爾數(shù)；Gr表示格拉曉夫數(shù)；Pr表示普朗特?cái)?shù)；L表示特征尺寸；h表示對(duì)流換熱系數(shù)；λ表示空氣導(dǎo)熱系數(shù)；g表示重力加速度；α表示氣體膨脹系數(shù)；ν表示流體黏度；ΔT表示促動(dòng)器壁面溫度與流體表面溫度之差．

對(duì)于自然對(duì)流換熱，利用工程中比較常用的關(guān)聯(lián)公式：

Nu=0.59(Gr·Pr)1/4； 104≤Gr≤109

(13)

Nu=0.10(Gr·Pr)1/3；Gr>109

(14)

當(dāng)促動(dòng)器內(nèi)氣體處于換熱平衡時(shí)，如圖3所示，氣體能量方程為

A(T0-T)1h1+δλ+1h2=q.

(15)

圖3　促動(dòng)器表面換熱模型

式(15)中h1和h2均是時(shí)間的常數(shù)，促動(dòng)器內(nèi)表面的換熱系數(shù)比較復(fù)雜，故采用常用的關(guān)聯(lián)公式進(jìn)行計(jì)算，而促動(dòng)器外表面的換熱系數(shù)和外界環(huán)境有關(guān)，在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)外界環(huán)境的變化進(jìn)行識(shí)別，本文中促動(dòng)器置于室內(nèi)，對(duì)流換熱系數(shù)變化不是很明顯，故可以看成某固定值．

根據(jù)上式設(shè)計(jì)如下表面換熱系數(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn)：

(1)T型熱電偶通過螺紋孔裝入促動(dòng)器內(nèi)部，測(cè)量?jī)?nèi)部氣體的溫度；

(2)將處于待機(jī)狀態(tài)的促動(dòng)器置于恒溫恒濕箱內(nèi)，并設(shè)置恒溫恒濕箱溫度為30 ℃；

(3)通過熱電偶測(cè)量促動(dòng)器內(nèi)部溫度變化，并得出終溫為33 ℃．

促動(dòng)器內(nèi)步進(jìn)電機(jī)的待機(jī)功率為2 W，促動(dòng)器內(nèi)表面的換熱為自然對(duì)流換熱，h2根據(jù)式(11)～(14)計(jì)算, 將上述值代入式(15)，得到在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下h1為10.45 W/(m2·K)．

2.3促動(dòng)器表面等效過流面積識(shí)別

由式(3)可得，當(dāng)促動(dòng)器內(nèi)氣體溫度不變時(shí)，氣體狀態(tài)方程為

本文根據(jù)式(10)和(13)設(shè)計(jì)等效過流面積識(shí)別實(shí)驗(yàn)：

(1)壓力傳感器PSE54通過螺紋孔裝入促動(dòng)器內(nèi)部，測(cè)量?jī)?nèi)部氣體的壓力；

(2)將促動(dòng)器置于恒溫恒濕箱內(nèi)，設(shè)置其溫度為20 ℃，并向促動(dòng)器內(nèi)部充氣，使其內(nèi)部壓力變?yōu)?.15 MPa；

(3)通過壓力傳感器測(cè)量促動(dòng)器內(nèi)部壓力變化，并記下其壓力與外界平衡所需的時(shí)間t=7.802 3×104s．

通過促動(dòng)器內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線，識(shí)別出促動(dòng)器表面等效過流面積Aj為1.75×10-11m2，在此節(jié)流面積下壓力仿真曲線見圖4．

圖4　壓力曲線

2.4促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

促動(dòng)器的參數(shù)、鋁合金的參數(shù)和空氣的各個(gè)參數(shù)都是已知的，將這些參數(shù)代入泄漏促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型，就可以通過MATLAB模擬促動(dòng)器內(nèi)溫濕度隨著外界環(huán)境的變化，并和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證溫濕度模型．

本文通過恒溫恒濕箱模擬外界溫濕度的變化，促動(dòng)器初始溫度為15 ℃，設(shè)置恒溫恒濕箱溫度為30 ℃，促動(dòng)器內(nèi)氣體溫度恒定后，重新設(shè)置恒溫恒濕箱溫度為15 ℃，直到促動(dòng)器內(nèi)氣體溫度再一次達(dá)到穩(wěn)定，用T型熱電偶和MH1500LF濕度傳感器分別測(cè)量期間促動(dòng)器內(nèi)部氣體的溫度和相對(duì)濕度的變化，T型熱電偶精度±1 K，MH1500LF濕度傳感器精度±5%，溫濕度測(cè)量平臺(tái)如圖5所示．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬計(jì)算的結(jié)果如圖6所示．

圖5　溫濕度測(cè)量平臺(tái)

(a) 促動(dòng)器內(nèi)溫度

(b) 促動(dòng)器內(nèi)濕度

圖6仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

Fig.6Comparison of simulation and experimental results

可以看出溫度模擬計(jì)算的誤差較小，絕對(duì)誤差在2 K以內(nèi)；濕度傳感器的精度不高，只有±5%，但濕度仿真的結(jié)果(其隨時(shí)間變化趨勢(shì))和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果也基本吻合，絕對(duì)誤差在7%以內(nèi)．由上述結(jié)果可知，該溫濕度模型可以模擬計(jì)算促動(dòng)器內(nèi)溫濕度隨環(huán)境的變化，該模型可以用來探究促動(dòng)器內(nèi)部積水的機(jī)理．

3　防水透氣閥防水機(jī)理與對(duì)比實(shí)驗(yàn)

3.1防水透氣閥的防水機(jī)理仿真

根據(jù)密封箱體內(nèi)積水成因和溫濕度模型的分析，選定用防水透氣閥解決促動(dòng)器內(nèi)的積水問題．如圖7所示，防水透氣閥主要由防水透氣膜、屏蔽網(wǎng)、安裝螺紋和密封圈組成．透氣閥的核心器件是防水透氣膜——帶有數(shù)億個(gè)微孔的膨體聚四氟乙烯薄膜(e-PTFE)．這種微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微孔直徑在0.1～3.0 μm，是灰塵和水滴的1/1 000，是水分子的700多倍，可以達(dá)到IP68的防水標(biāo)準(zhǔn)，使得空氣很容易穿透薄膜，同時(shí)阻止液態(tài)水和其他微小的塵埃顆粒進(jìn)入促動(dòng)器內(nèi)．

圖7　防水透氣閥結(jié)構(gòu)

防水透氣閥的流量特性和內(nèi)外壓差成正比：

qm=6.025×10-8×(p-p0)

(16)

式中：p表示促動(dòng)器內(nèi)氣體壓力，p0表示外界大氣壓．

將式(16)代入促動(dòng)器溫濕度模型式(10)即可得到裝有防水透氣閥促動(dòng)器內(nèi)氣體的溫濕度模型．

本文通過溫濕度模型模擬計(jì)算防水透氣閥的作用效果，并與未裝防水透氣閥的促動(dòng)器進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖8所示．圖8(a)表示促動(dòng)器初始溫度為30 ℃、初始濕度為60%、外界溫度為20 ℃，促動(dòng)器內(nèi)濕度的變化情況，可以看出隨著外界溫度的降低，裝防水透氣閥和未裝防水透氣閥的促動(dòng)器都會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，凝露量分別為1.28 mg和1.30 mg；圖8(b)表示上海某月戶外的天氣情況；圖8(c)表示促動(dòng)器內(nèi)部濕度的變化情況，可以看出隨著呼吸作用的進(jìn)行，當(dāng)外界相對(duì)濕度增大時(shí)，促動(dòng)器內(nèi)部濕度都增加，當(dāng)外界濕度減小時(shí)，其內(nèi)部濕度都減??；圖8(d)表示促動(dòng)器的初始溫度為30 ℃、初始濕度為60%、外界溫度為20 ℃，促動(dòng)器內(nèi)壓力的變化情況，可以看出隨著外界溫度的降低，裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)部壓力基本保持不變，而未裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)部壓力不斷減?。?/p>

(a) 凝露現(xiàn)象對(duì)比

(b) 戶外天氣變化

(c) 呼吸作用對(duì)比

(d) 吸水效應(yīng)對(duì)比

圖8裝防水透氣閥與未裝防水透氣閥促動(dòng)器效果對(duì)比

Fig.8Performance comparison of actuator with and without waterproof ventilated valve

3.2戶外對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證溫濕度模型戶外仿真結(jié)果和防水透氣閥對(duì)于防止促動(dòng)器內(nèi)部積水的積極作用，設(shè)計(jì)裝防水透氣閥促動(dòng)器和未裝防水透氣閥促動(dòng)器的戶外對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每種類型的促動(dòng)器各4臺(tái)，整套實(shí)驗(yàn)裝置包括促動(dòng)器內(nèi)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)、環(huán)境溫濕度測(cè)量系統(tǒng)和8臺(tái)實(shí)驗(yàn)促動(dòng)器，圖9為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖．

(a) 溫濕度測(cè)量系統(tǒng)

(b) 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為了驗(yàn)證溫濕度模型能否在戶外條件下預(yù)測(cè)促動(dòng)器內(nèi)氣體溫濕度的變化，將戶外環(huán)境溫濕度代入促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型當(dāng)中，預(yù)測(cè)促動(dòng)器內(nèi)氣體溫濕度的變化趨勢(shì)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比．圖10為實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比，圖10(a)為某天早上9點(diǎn)到晚上21點(diǎn)的戶外環(huán)境溫濕度；圖10(b)為溫度實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖，溫濕度模型可以很好地預(yù)測(cè)促動(dòng)器內(nèi)部氣體的溫度變化趨勢(shì)，絕對(duì)誤差在2 K以內(nèi)；圖10(c)為濕度實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖，溫濕度模型可以很好地預(yù)測(cè)促動(dòng)器內(nèi)氣體的相對(duì)濕度，絕對(duì)誤差稍大，但也在5%以內(nèi)．

促動(dòng)器的戶外對(duì)比實(shí)驗(yàn)由2015年6月28日開始進(jìn)行．圖11為實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的部分?jǐn)?shù)據(jù)，圖11(a)為戶外環(huán)境監(jiān)測(cè)的溫濕度；圖11(b)為實(shí)驗(yàn)測(cè)量的裝防水透氣閥和未裝防水透氣閥促動(dòng)器內(nèi)氣體的濕度，可以看出裝防水透氣閥促動(dòng)器和未裝防水透氣閥促動(dòng)器內(nèi)氣體的相對(duì)濕度都會(huì)隨著“呼吸效應(yīng)”進(jìn)行出現(xiàn)上下變化，但是并沒有出現(xiàn)變大的趨勢(shì)，都在某個(gè)數(shù)值上下波動(dòng)，這和基于促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型的仿真結(jié)果吻合；圖11(c)為裝防水透氣閥促動(dòng)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖，從圖中可以看出促動(dòng)器溫濕度模型可以很好地預(yù)測(cè)促動(dòng)器內(nèi)氣體相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)．

(a) 環(huán)境溫濕度

(b) 溫度對(duì)比

(c) 濕度對(duì)比

圖10戶外實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比

Fig.10Outdoor experiment and simulation comparison

綜上，防水透氣閥并不能改善單次溫降引起的促動(dòng)器內(nèi)部氣體凝露，但凝露量很少，并不足以引起促動(dòng)器故障，若要杜絕促動(dòng)器內(nèi)部發(fā)生凝露，就需要在促動(dòng)器內(nèi)部安裝加熱裝置，當(dāng)通過模型預(yù)測(cè)到促動(dòng)器內(nèi)氣體濕度增加到一定值時(shí)，自動(dòng)開啟加熱裝置，防止凝露的發(fā)生；裝防水透氣閥和未裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)部濕度都沒有因?yàn)楹粑饔枚@著增加，當(dāng)外界干燥時(shí)，其內(nèi)部濕度減小，當(dāng)外界潮濕時(shí)，其內(nèi)部濕度增大，內(nèi)部濕度處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，因此單純的呼吸作用并不會(huì)使促動(dòng)器內(nèi)部積水；裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)壓力基本等于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，而未裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)壓力會(huì)隨著外界溫度的變化而增大或者減小，長(zhǎng)期的內(nèi)外壓差就會(huì)影響促動(dòng)器的密封效果，最終可能導(dǎo)致外界的水因內(nèi)外壓差被壓入促動(dòng)器內(nèi)部形成積水；促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型可以較好地預(yù)測(cè)其內(nèi)部氣體溫濕度的變化趨勢(shì)．

(a) 戶外環(huán)境

(b) 兩種促動(dòng)器對(duì)比

(c) 實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比

圖11實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Fig.11Experimental results

4　結(jié)　語(yǔ)

本文結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，建立了促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型．利用外界的壓力、溫度和濕度數(shù)據(jù)，模擬計(jì)算促動(dòng)器內(nèi)部氣體的溫濕度，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模型可以模擬計(jì)算促動(dòng)器內(nèi)溫濕度隨環(huán)境的變化．根據(jù)模型仿真和相關(guān)文獻(xiàn)找到促動(dòng)器內(nèi)部積水的主要原因——長(zhǎng)期的內(nèi)外壓差影響促動(dòng)器密封效果，最終導(dǎo)致吸水效應(yīng)使促動(dòng)器內(nèi)部積水．

本文利用促動(dòng)器內(nèi)溫濕度模型，通過裝防水透氣閥和未裝防水透氣閥的促動(dòng)器內(nèi)濕度、溫度和壓力變化的對(duì)比，仿真了防水透氣閥對(duì)減少促動(dòng)器內(nèi)積水的作用，并通過裝防水透氣閥和未裝防水透氣閥促動(dòng)器的戶外對(duì)比實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果交叉驗(yàn)證．

呼吸效應(yīng)對(duì)密封良好促動(dòng)器密封效果的影響和防水透氣閥的作用效果優(yōu)于密封良好的促動(dòng)器需要進(jìn)一步的戶外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

[1]龔光福. 呼吸效應(yīng)研究[J]. 雷達(dá)科學(xué)與技術(shù), 2009, 7(3):236-239,244.

GONG Guang-fu. The research on respiration effect [J]. Radar Science and Technology, 2009, 7(3):236-239,244. (in Chinese)

[2]李 軍,楊慶俊,王祖溫. 氣動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)露機(jī)理及試驗(yàn)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2007, 43(9):7-11.

LI Jun, YANG Qing-jun, WANG Zu-wen. Mechanism and experiment of the internal condensation of water vapor in pneumatic system [J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2007, 43(9):7-11. (in Chinese)

[3]韋生文. 雷達(dá)電子設(shè)備的呼吸凝露作用及其預(yù)防[J]. 雷達(dá)科學(xué)與技術(shù), 2010, 8(6):571-576, 582.

WEI Sheng-wen. Respiration and condensation of radar electronic equipments and its prevention [J]. Radar Science and Technology, 2010, 8(6):571-576, 582. (in Chinese)

[4]樊友軍,陳 剛,仙 錦. 防水透氣閥在雷達(dá)密封腔體中的應(yīng)用[J]. 電子機(jī)械工程, 2012, 28(2):12-14.FAN You-jun, CHEN Gang, XIAN Jin. Application of waterproof ventilated valve in sealed box of radar [J]. Electro-Mechanical Engineering, 2012, 28(2):12-14. (in Chinese)

[5]ZHANG Hu-ping, Ikeo Shigeru, Takahashi Koji,etal. Study on the condensation of water in a pneumatic system [C] // Proceedings of the JFPS International Symposium on Fluid Power. Tokyo:The Japan Fluid Power System Society, 1993:589-594.

[6]LI Da-he, YANG Kai, CHEN Shi,etal. Thermal behavior simulation of Ni/MH battery [J]. Chinese Science Bulletin, 2009, 54(9):1500-1506.

[7]Forgez C, Do D V, Friedrich G,etal. Thermal modeling of a cylindrical LiFePO4/graphite lithium-ion battery [J]. Journal of Power Sources, 2010, 195(9):2961-2968.

[8]LIN Xin-fan, Perez H E, Siegel J B,etal. Online parameterization of lumped thermal dynamics in cylindrical lithium ion batteries for core temperature estimation and health monitoring [J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2013, 21(5):1745-1755.

Experiment and waterproof mechanism of actuator based on temperature and humidity model

QIJu-peng,JINHui-liang*,YEQian

( School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China )

In order to improve the reliability of the actuator used outdoors, waterproof countermeasures of actuator are studied. According to the actuator′s structure and heat transfer theory, a temperature and humidity model for gas inside the actuator is established to achieve an online calculation of temperature and humidity of gas inside the actuator. By the comparison of the simulation value and experimental measurement of temperature and humidity, the temperature and humidity model is verified and the production reason of accumulated water inside the actuator is analyzed. According to the calculation results of the temperature and humidity model, the solution of installing waterproof ventilated valve to solve the problem of accumulated water inside the actuator is proposed, and experimental comparison is conducted.

actuator; respiration effect; sopping effect; temperature and humidity model

1000-8608(2016)05-0474-07

2015-09-06；

2016-05-16．

“九七三”國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015CB857100).

戚舉鵬(1991-)，男，碩士生，E-mail:W147258qjp@sjtu.edu.cn；金惠良*(1964-)，男，博士，副教授，E-mail:hljin@sjtu.edu.cn.

TH751

A

10.7511/dllgxb201605006