本文關(guān)鍵詞：自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩乳化液馬達(dá)的設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 乳化液馬達(dá) 低速大扭矩 閥配流 流場分析 動態(tài)仿真

【摘要】：低速大扭矩液壓馬達(dá)作為液壓傳動系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件,具有結(jié)構(gòu)緊湊,可直接驅(qū)動負(fù)載,加速和制動時間短等特點(diǎn),在工程機(jī)械中應(yīng)用廣泛。目前,冶金礦山、煤礦井下因礦物油易燃、泄漏污染嚴(yán)重且工作環(huán)境危險,迫切需要以高水基為介質(zhì)的低速大扭矩馬達(dá)以替代礦物油馬達(dá)�，F(xiàn)存的乳化液及純水液壓馬達(dá)工作原理及相關(guān)技術(shù)難以滿足高壓、低速、大扭矩運(yùn)行工況的要求。針對礦用高水基液壓馬達(dá)高壓、低速、大扭矩的工況特點(diǎn)和應(yīng)用需求,提出研究一種自平衡式配流閥組徑向柱塞擺缸式乳化液馬達(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)。該馬達(dá)采用徑向柱塞擺缸式結(jié)構(gòu),柱塞不受側(cè)向力作用,馬達(dá)采用新型結(jié)構(gòu)的自平衡式高低壓配流閥組配流,解決一般高水基柱塞馬達(dá)采用盤式配流所導(dǎo)致的磨損、泄漏、不能雙向旋轉(zhuǎn)以及不適用于高壓、低速工況等問題。首先,設(shè)計了自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩擺缸式乳化液馬達(dá)的整體結(jié)構(gòu),并闡述了其具體工作原理。采用了徑向柱塞擺缸式馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式,介紹了自平衡式高低壓配流閥組對稱布置的配流原理及特點(diǎn)。重點(diǎn)對馬達(dá)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、力學(xué)分析,研究了馬達(dá)瞬時排量、扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力及其脈動率。其次,以減小馬達(dá)的體積和重量為優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計方法對乳化液馬達(dá)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,在減小體積和重量的同時使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和扭矩脈動盡可能的小,確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件,通過約束函數(shù)保證馬達(dá)的工作性能,尋求最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)值。用現(xiàn)代設(shè)計軟件MATLAB求得設(shè)計變量的優(yōu)化解,圓整和修正后得到乳化液馬達(dá)結(jié)構(gòu)參數(shù)的實際最優(yōu)解,有效減少了馬達(dá)的體積和重量,并使其各個設(shè)計參數(shù)合理匹配。然后,剖析了自平衡式配流閥組的工作原理,綜合考慮配流閥入口的雷諾數(shù)和流量系數(shù)以及配流閥的體積大小等因素,確定合適的閥口直徑,對高低壓配流閥組進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和力學(xué)分析,重點(diǎn)分析了閥芯的受力情況。通過Pro/E建立配流閥的參數(shù)化模型,采用Fluent軟件對不同閥芯開度時的配流閥內(nèi)部流場進(jìn)行了仿真分析,比較了流量和閥芯開度不同時的流場參數(shù)數(shù)值,驗證了配流閥設(shè)計結(jié)果的可行性。最后,在優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上,通過AMESIM建立了乳化液馬達(dá)的整體模型,仿真分析了馬達(dá)的運(yùn)動特性,轉(zhuǎn)速和扭矩及其脈動情況。研究了馬達(dá)配流閥組不同最大閥芯開度、流量輸入、轉(zhuǎn)動慣量以及負(fù)載扭矩等參數(shù)對乳化液馬達(dá)性能的影響。本論文提出的自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩乳化液馬達(dá)適用于所有高水基介質(zhì),具有通用性。本論文所完成的研究工作與取得的結(jié)論,為閥配流低速大扭曲乳化液馬達(dá)的設(shè)計和制造提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：乳化液馬達(dá) 低速大扭矩 閥配流 流場分析 動態(tài)仿真
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH137.51
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 變量注釋表18-20
• 1 緒論20-32
• 1.1 研究背景20-21
• 1.2 高水基液壓馬達(dá)的發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-29
• 1.3 存在的問題和研究意義29-30
• 1.4 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線30-31
• 1.5 本章小結(jié)31-32
• 2 乳化液馬達(dá)總體設(shè)計及運(yùn)動學(xué)分析32-47
• 2.1 馬達(dá)結(jié)構(gòu)分析32-33
• 2.2 馬達(dá)柱塞數(shù)的確定33-34
• 2.3 自平衡式高低壓閥組配流乳化液馬達(dá)工作原理34-36
• 2.4 乳化液馬達(dá)運(yùn)動學(xué)與力學(xué)分析36-45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 3 乳化液馬達(dá)優(yōu)化設(shè)計47-57
• 3.1 優(yōu)化設(shè)計及工具軟件簡介47-49
• 3.2 優(yōu)化設(shè)計模型、目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計變量的確定49-50
• 3.3 約束條件50-55
• 3.4 利用MATLAB優(yōu)化工具箱求解55-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 4 配流閥的設(shè)計57-68
• 4.1 概述57-58
• 4.2 馬達(dá)閥配流方案設(shè)計58-59
• 4.3 閥座開口直徑選取59-60
• 4.4 閥芯運(yùn)動學(xué)分析60-62
• 4.5 閥芯力學(xué)分析62-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 5 配流閥的CFD分析68-76
• 5.1 概述68
• 5.2 Fluent軟件介紹68-70
• 5.3 配流閥建模和網(wǎng)格劃分70
• 5.4 邊界條件和計算條件設(shè)置70-71
• 5.5 仿真結(jié)果及分析71-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 6 乳化液馬達(dá)的建模與仿真76-90
• 6.1 AMESIM軟件簡介76
• 6.2 乳化液馬達(dá)仿真模型的建立76-80
• 6.3 乳化液柱塞馬達(dá)的仿真參數(shù)設(shè)置80-82
• 6.4 仿真分析82-84
• 6.5 乳化液馬達(dá)動態(tài)特性仿真分析84-89
• 6.6 本章小結(jié)89-90
• 7 總結(jié)與展望90-92
• 7.1 本文總結(jié)90-91
• 7.2 工作展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-97
• 作者簡歷97-99
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集99

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本文編號：1118289