本文關(guān)鍵詞：氣缸壁面溫度預(yù)測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣動(dòng)技術(shù)伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)自動(dòng)化過程中的各個(gè)領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)現(xiàn),較大類型的氣缸在帶負(fù)載運(yùn)行一段時(shí)間后,氣缸壁面會(huì)出現(xiàn)發(fā)冷甚至?xí)霈F(xiàn)壁面結(jié)露的現(xiàn)象,較小類型的氣缸則會(huì)出現(xiàn)壁面發(fā)熱的現(xiàn)象。研究氣缸壁面發(fā)冷或發(fā)熱現(xiàn)象,闡述其發(fā)生機(jī)理,提出相應(yīng)的解決措施對氣缸壽命和系統(tǒng)性能的提升已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。本文以大類型氣缸為研究對象,首先提出等效熱功率概念,對不同工況下的氣缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測,結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測結(jié)論,并針對不同工況提出解決或緩解氣缸壁面發(fā)冷的方案。本文的主要研究工作總結(jié)如下:(1)利用Simulink模塊搭建此次研究對象的仿真平臺(tái)。建立包含熱交換的氣缸運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,驗(yàn)證此次數(shù)學(xué)模型的正確性。(2)搭建此次研究對象的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及其控制回路的搭建。結(jié)合實(shí)驗(yàn)對此次研究對象的仿真所需要的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別,利用時(shí)常數(shù)法計(jì)算并推導(dǎo)了氣缸內(nèi)部氣體與氣缸內(nèi)壁面的平均換熱系數(shù)的方法,結(jié)合實(shí)驗(yàn)求得內(nèi)部平均換熱系數(shù)。(3)提出等效熱功率的概念來研究氣缸壁面溫度的變化情況,等效熱功率模型是根據(jù)氣缸一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的仿真結(jié)果,預(yù)測氣缸運(yùn)行達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)時(shí)的壁面溫度變化。等效熱功率主要包括氣缸充放氣熱功率和氣缸活塞密封圈與氣缸內(nèi)壁的摩擦力熱功率。充放氣熱功率根據(jù)一個(gè)周期內(nèi),氣體溫度的仿真結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,而摩擦力熱功率需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)對摩擦力進(jìn)行測量以及熱分配系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。(4)計(jì)算不同條件下的等效熱功率并對氣缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測,結(jié)合實(shí)驗(yàn)得到不同工況下的氣缸壁面溫度結(jié)果,對比預(yù)測結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明等效熱功率模型在一定程度上可以對氣缸壁面溫度進(jìn)行預(yù)測。研究氣缸運(yùn)行參數(shù)對氣缸壁面溫度的影響。(5)針對不同工況,提出解決氣缸壁面溫度發(fā)冷的解決方案。在單向負(fù)載工況下,提出減小回程氣源的方案,可以有效地對氣缸壁面發(fā)冷現(xiàn)象進(jìn)行控制,同時(shí)減小氣體消耗量,降低能量損失。在雙向負(fù)載工況下,提出增大氣缸外壁面換熱面積的措施來緩解氣缸壁面發(fā)冷程度,仿真結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)解決方案的正確性。
【關(guān)鍵詞】：氣缸壁面溫度研究 運(yùn)動(dòng)參數(shù)識(shí)別 等效熱功率模型 運(yùn)行參數(shù)影響
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH138.51
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 氣缸壁面溫度研究目的9-10
• 1.2 氣缸壁面溫度研究國內(nèi)外現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本課題研究內(nèi)容14-16
• 第二章 數(shù)學(xué)模型的建立16-33
• 2.1 不含熱交換的數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.2 Simulink仿真計(jì)算18-22
• 2.3 包含熱交換模型研究22-28
• 2.3.1 壓強(qiáng)溫度方程22-25
• 2.3.2 流量方程25-26
• 2.3.3 摩擦力模型26-28
• 2.4 等效熱功率模型28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 氣缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)識(shí)別33-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建33-38
• 3.2 內(nèi)部等效換熱系數(shù)識(shí)別38-42
• 3.3 其余模型參數(shù)識(shí)別42-45
• 3.3.1 進(jìn)出氣口聲速流導(dǎo)C_1, C_2的測量42-43
• 3.3.2 摩擦力參數(shù)確定43-44
• 3.3.3 閉死容積確定44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 氣缸壁面溫度預(yù)測研究46-58
• 4.1 壓強(qiáng)溫度實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果對比46-49
• 4.2 等效熱功率預(yù)測與實(shí)驗(yàn)對比49-51
• 4.3 不同工況下仿真與實(shí)驗(yàn)對比51-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 氣缸壁面溫度控制研究58-78
• 5.1 氣缸運(yùn)行參數(shù)對壁面溫度的影響58-68
• 5.1.1 氣源壓力P_s對氣缸壁面溫度的影響58-63
• 5.1.2 有效進(jìn)出口面積A_e對氣缸壁面溫度的影響63-67
• 5.1.3 氣缸外壁有效散熱面積對氣缸壁面溫度的影響67-68
• 5.2 改善氣缸壁面發(fā)熱或發(fā)冷的回路提案68-76
• 5.2.1 單向負(fù)載工況下，氣缸壁面溫度調(diào)控方案69-72
• 5.2.2 雙向負(fù)載工況下，氣缸壁面溫度調(diào)控72-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)和展望78-81
• 6.1 本文研究工作小結(jié)78-79
• 6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)79
• 6.3 展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況84-86

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本文編號(hào)：392620