轴向柱塞马达变量机构及配流特性的研究

发布时间：2017-04-21 07:12

  本文关键词：轴向柱塞马达变量机构及配流特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：行走马达是工程机械中用于实现行走功能的关键执行元件,其性能的优劣直接影响整机的工作效率。行走马达在工作中存在高低速切换时的压力冲击、配流时的流量脉动、流体噪声、偏磨泄漏及气穴等现象,特别是在高速高压情况下,这些问题变得更加突出,直接影响行走马达的性能,其中行走马达的变量机构和配流机构是产生上述问题的主要原因之一,也一直是研究人员所关注的热点。针对上述问题,本课题结合福建省重大专项专题项目,以某21T液压挖掘机的行走马达为研究对象,对行走马达的变量机构及配流特性进行了研究和改进,主要工作内容如下：首先,基于MATLAB对马达变量机构进行研究。将行走马达原来的高/低速二级变量设计成由伺服阀控制的无级变量,并对其性能进行分析；设计马达斜盘位置控制回路并建立了相应元件的数学模型,用状态空间法表达了马达变量机构控制回路的数学模型,并利用Simulink搭建了变量机构非线性系统的仿真模型；对系统模型进行仿真,发现系统存在响应缓慢、上升调整时间长等缺点；通过添加PID校正元件使控制系统动态特性得到较好改善。其次,基于计算流体动力学(CFD)方法对马达配流特性进行研究。考虑流体在高速高压下的性质(如可压缩性、粘温粘压特性等),建立了柱塞马达配流过程复杂流场的数学模型与物理模型；计算分析了配流过程中非定常流场每个位置的流态,从而确定了紊流作为CFD计算模型；可视化观察了油膜速度场和压力场的分布,分析了配流副的泄漏以及配流盘偏磨现象；预测了马达配流过程中气穴发生的位置(处于配流盘减振槽前端)；同时对比分析了配流盘不同结构减振槽及相同减振槽不同结构参数对马达配流特性的影响；详细分析了不同工况对轴向柱塞马达配流特性的影响。最后,进行马达相关工况试验,测试了不同工况下马达的噪声、出口流量、泄漏流量以及气穴位置,并与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的正确性。本文主要贡献之处：设计了基于伺服控制的马达变量机构,能适应复杂的无级变速行走工况；首次采用泵类CFD模拟软件(PumpLinx)从微观层面上对柱塞马达配流特性进行分析研究,并进行试验验证,结果更加直观和准确。本文的研究结果对马达的设计研发及其工程应用具有一定的指导意义。
【关键词】：轴向柱塞马达 变量机构 配流特性 气穴 CFD 工况试验
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.1 国内工程机械发展现状8-9
• 1.1.2 液压挖掘机关键部件马达9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 轴向柱塞马达发展概况9-10
• 1.2.2 轴向柱塞马达研究现状10-11
• 1.3 本论文的研究11-13
• 1.3.1 研究意义11-12
• 1.3.2 主要研究内容12
• 1.3.3 本文创新之处12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 轴向柱塞马达变量机构的设计与仿真14-26
• 2.1 轴向柱塞马达变速原理14-15
• 2.2 速度伺服系统动态特性建模15-18
• 2.2.1 放大器15
• 2.2.2 伺服阀数学模型15-16
• 2.2.3 位移传感器数学模型16
• 2.2.4 动力(变量)机构数学模型16-18
• 2.3 马达变排量速度控制系统模型的建立18-21
• 2.3.1 控制系统模型的状态空间表示18-19
• 2.3.2 控制系统仿真模型19-21
• 2.4 控制系统的仿真与分析21-25
• 2.4.1 仿真参数的确定21
• 2.4.2 仿真结果与分析21-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 轴向柱塞马达配流过程解析建模26-41
• 3.1 PumpLinx软件简介26-27
• 3.2 配流过程数学建模27-34
• 3.2.1 基本守恒方程27-28
• 3.2.2 流体状态方程28-31
• 3.2.3 流体粘性方程31-33
• 3.2.4 气穴模型33-34
• 3.3 配流物理模型的建立34-37
• 3.3.1 物理模型34-36
• 3.3.2 模型网格划分36-37
• 3.4 配流模型仿真条件37-40
• 3.4.1 初始条件37-39
• 3.4.2 边界条件39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 马达配流过程数值仿真与分析41-66
• 4.1 配流副间隙油膜分析41-44
• 4.1.1 油膜速度场分析41-42
• 4.1.2 油膜压力场分析42-44
• 4.2 马达配流过程气穴现象44-45
• 4.3 减振槽结构对配流特性的影响45-58
• 4.3.1 不同减振槽结构分析45-46
• 4.3.2 三角形与锥形减振槽仿真分析46-50
• 4.3.3 三角槽不同结构参数对配流特性的影响50-58
• 4.4 不同工况对配流特性的影响58-65
• 4.4.1 负载压力59-61
• 4.4.2 主轴转速61-63
• 4.4.3 背压63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 马达配流特性试验研究66-74
• 5.1 试验目的及内容66
• 5.2 试验方案66-67
• 5.3 试验测试与分析67-73
• 5.3.1 不同工况下马达噪声的测试与分析67-69
• 5.3.2 不同工况下马达出口流量及泄漏的测试分析69-72
• 5.3.3 马达内部气穴的测试与分析72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 个人简历80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王国志;刘桓龙;吴文海;柯坚;;配流盘负遮盖结构对配流特性的影响研究[J];机床与液压;2010年19期

2 卞艺杰，许拯民;计算机在网络配流分析中的应用[J];华北水利水电学院学报;1994年02期

3 李方俊;斜轴泵最佳配流工况的理论分析[J];煤炭学报;1995年01期

4 李元勋,钟廷修,陈卓如;低速大扭矩液压马达端面配流副发展与现状[J];液压气动与密封;1998年01期

5 王东;海水液压泵配流副关键技术的计算机仿真研究[J];武汉科技学院学报;2002年03期

6 王晓力;;偏心配流轴向柱塞式液压马达端盖材料的选择[J];机床与液压;1986年02期

7 邓海顺;许贤良;;球面配流副油膜间隙的研究[J];煤矿机械;2006年01期

8 邓海顺;许贤良;;球面配流副的泄漏分析与研究[J];液压气动与密封;2007年03期

9 杨华勇;王彬;周华;;圆盘缝隙的平面配流副压力分布模型与解析[J];浙江大学学报(工学版);2010年05期

10 李方俊，王国彪，，陆文;斜轴泵配流副的理论与试验研究[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);1996年01期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 邓海顺;许贤良;王传礼;;球面配流副的泄漏分析与研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年

2 孟庆堂;施光林;泮健;;一种数字配流与调速式低速大扭矩液压马达[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

3 王东;;海水柱塞泵配流阀结构及其动力学的研究[A];2003年中国智能自动化会议论文集（下册）[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 邓海顺;织构化配流副摩擦润滑特性的理论与试验研究[D];南京航空航天大学;2013年

2 王彬;轴向柱塞泵平面配流副润滑特性及其参数优化[D];浙江大学;2009年

3 艾青林;轴向柱塞泵配流副润滑特性的试验研究[D];浙江大学;2005年

4 张晓刚;三配流窗口轴向柱塞泵配流理论及试验研究[D];太原理工大学;2011年

5 朱旭;高速大流量电液配流系统设计理论及应用研究[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏彬;铁路编组站配流计划优化研究[D];兰州交通大学;2015年

2 刘京京;考虑距离因素的城市多模式交通配流模型[D];北京交通大学;2016年

3 曾祥彬;轴向柱塞马达变量机构及配流特性的研究[D];福州大学;2014年

4 肖景岐;液压约束活塞发动机配流阀系统工作过程建模仿真与优化设计[D];青岛大学;2006年

5 杨东赤;基于时刻表的轨道交通配流问题研究[D];北京交通大学;2013年

6 孟庆堂;低速大扭矩液压马达的数字式配流与调速机构研究[D];上海交通大学;2009年

7 颜良;多作用恒流轴向柱塞泵配流副设计及其特性分析[D];湖南科技大学;2010年

8 李阳;织构化配流副摩擦磨损特性的试验研究[D];南京航空航天大学;2014年

9 王有荣;水压轴向柱塞泵配流副润滑特性研究[D];西南交通大学;2007年

10 杨时运;轴向柱塞泵球面配流副润滑特性研究[D];兰州理工大学;2011年

  本文关键词：轴向柱塞马达变量机构及配流特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：319823