【摘要】：柱塞泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件,在農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛;傳統(tǒng)柱塞泵通過(guò)內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng),將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成液壓能。近年比較熱門的電磁泵一般頻率較高,其驅(qū)動(dòng)的柱塞行程短,流量較小。本文在此基礎(chǔ)提出電磁力互動(dòng)柱塞泵,詳細(xì)論述了其工作原理與結(jié)構(gòu)組成,在研制出第一代原理驗(yàn)證樣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行緩沖優(yōu)化研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。本文詳細(xì)論述了電磁力互動(dòng)柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理,運(yùn)用電磁鐵經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法初步設(shè)計(jì)了電磁力互動(dòng)柱塞泵電磁鐵的結(jié)構(gòu)并建立模型,確定各個(gè)參數(shù),于Solidworks三維設(shè)計(jì)平臺(tái)建立了電磁力互動(dòng)柱塞泵的三維模型。結(jié)合電磁泵的工作過(guò)程,將電磁泵的抽象成電路環(huán)節(jié)、磁路環(huán)節(jié)、機(jī)械液壓環(huán)節(jié)三個(gè)相互耦合的物理環(huán)節(jié)并建立其數(shù)學(xué)模型,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)及耦合情況進(jìn)行了詳細(xì)分析。基于麥克斯韋方程組建立了電磁鐵的數(shù)學(xué)模型,分析了電磁鐵的工作原理及性能參數(shù)。基于ADAMS虛擬樣機(jī)仿真平臺(tái)建立電磁力互動(dòng)柱塞泵的虛擬樣機(jī),通過(guò)虛擬樣機(jī)仿真,得到電磁力互動(dòng)柱塞泵的運(yùn)動(dòng)特性,主要包括柱塞運(yùn)動(dòng)周期0.2 s;柱塞的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化曲線,在柱塞達(dá)到上止點(diǎn)時(shí)速度達(dá)到最大,最大約為0.45 m/s;柱塞的加速度曲線以及柱塞在行程終點(diǎn)時(shí)的沖擊力,沖擊力最大為3500 N。對(duì)電磁力互動(dòng)柱塞泵進(jìn)行受力分析并建立動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)優(yōu)化電磁線圈的控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)柱塞的緩沖。優(yōu)化后,電磁線圈的通電時(shí)間為0.07 s,柱塞達(dá)到最大速度0.42 m/s,隨后柱塞依靠慣性達(dá)到上止點(diǎn),達(dá)到上止點(diǎn)時(shí)柱塞速度為0,實(shí)現(xiàn)柱塞行程終點(diǎn)無(wú)沖擊。以電磁泵的動(dòng)力元件電磁鐵為研究對(duì)象,基于多物理場(chǎng)耦合分析平臺(tái)COMSOL的低頻電磁場(chǎng)模塊建立電磁鐵的有限元仿真模型,得到銜鐵軸向位移的電磁力特性曲線;根據(jù)得到的電磁力特性曲線以線圈軸向位置為設(shè)計(jì)變量建立優(yōu)化模型,通過(guò)優(yōu)化,得到最優(yōu)的線圈軸向位置。優(yōu)化后,電磁力互動(dòng)柱塞泵的能量轉(zhuǎn)換效率提高了43%,啟動(dòng)電磁吸力增大了近四倍。重新設(shè)計(jì)了電磁鐵的銜鐵結(jié)構(gòu),基于ISIGHT多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)建立電磁鐵銜鐵組件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。優(yōu)化后,銜鐵體積較優(yōu)化前降低了48.27%,較重新設(shè)計(jì)前體積減少了76.63%
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH137.5

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6 宋e，

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