發(fā)布時(shí)間：2017-10-28 14:07

  本文關(guān)鍵詞：擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)建模仿真與能耗分析研究

  更多相關(guān)文章： 擠壓機(jī) 液壓系統(tǒng) AMESim 能耗分析 伺服直驅(qū)泵控液壓系統(tǒng)

【摘要】：擠壓機(jī)是鋁擠壓工藝生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備,集機(jī)械、電氣、液壓、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體,其運(yùn)行功率高,設(shè)備性能的好壞直接影響鋁制品的成材率。但擠壓過程的工藝要求嚴(yán)格,傳統(tǒng)的變量泵容積調(diào)速控制擠壓機(jī)受到機(jī)器本身液壓控制系統(tǒng)的限制,造成成材率不高,能耗損失嚴(yán)重,擠壓效率低等問題,同時(shí)損失的能量部分轉(zhuǎn)化為熱能,影響液壓元件的使用壽命。隨著工業(yè)控制技術(shù)與生產(chǎn)工藝的發(fā)展,硬件設(shè)備成本的降低以及國家節(jié)能減排政策的推動,國內(nèi)很多很多科研機(jī)構(gòu)與公司對擠壓機(jī)的液壓控制系統(tǒng)做了許多研究。其中節(jié)能降耗一直是液壓技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題,在滿足擠壓工藝要求和保證成材率的前提下,如何降低能耗對于擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)具有非常重要意義。擠壓機(jī)能耗受到設(shè)備狀態(tài)、工藝要求、工況等因素影響,各影響因素之間存在一定的相互影響關(guān)系,不同因素與能耗之間也存在諸多關(guān)聯(lián)。因此,有必要探索并分析各因素之間以及與能耗之間的關(guān)系,并開展能耗定量分析與節(jié)能研究工作。本文的研究從擠壓機(jī)設(shè)備和擠壓工藝的角度出發(fā),對傳統(tǒng)的變量泵容積調(diào)速控制方式的擠壓機(jī)進(jìn)行深入的能耗分析,分析擠壓過程液壓系統(tǒng)的能量傳輸、轉(zhuǎn)換、消耗和損失等情況,以及對伺服泵控液壓系統(tǒng)的擠壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與能耗分析,并建立AMESim仿真模型,進(jìn)行能耗的定量研究以及節(jié)能系統(tǒng)仿真研究。主要研究內(nèi)容如下：1、分析擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)、動作流程、工作原理、系統(tǒng)能耗特點(diǎn)、液壓元件特點(diǎn)、負(fù)載與控制方式等因素,根據(jù)液壓系統(tǒng)的各耗能元件的能量傳遞、轉(zhuǎn)換與損失形式得到系統(tǒng)的能量流向圖及系統(tǒng)的能耗方程,建立各元件能量平衡方程和功率損失方程。2、分析各液壓元件的受力平衡、流量、壓力特性以及功率特性,建立了柱塞泵、二通插裝閥、擠壓缸和管路的相關(guān)物理量的數(shù)學(xué)模型,利用AMESim仿真軟件的搭建元件的HCD模型,設(shè)置參數(shù)并仿真,分析元件模型動態(tài)特性,驗(yàn)證模型的正確性。3、搭建擠壓機(jī)變量泵容積調(diào)速控制方式的擠壓過程仿真模型,根據(jù)工藝流程確定擠壓過程參數(shù),使其實(shí)現(xiàn)空載前進(jìn)、擠壓前進(jìn)與快速后退工況。設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn),對比每個(gè)階段的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析系統(tǒng)的速度、位移、功率、能耗特性,驗(yàn)證了系統(tǒng)模型的正確性。進(jìn)而仿真各元件能耗相關(guān)的參數(shù)曲線,量化了元件模型的輸入輸出功率及損失功率。最終總結(jié)出系統(tǒng)的能耗分布,系統(tǒng)的輸入輸出功率、能耗損失分布等關(guān)鍵性結(jié)論,表明溢流損失為主要的能耗損失方式。并分析了不同擠壓速度對能耗的影響,提出了節(jié)能降耗的相關(guān)措施。4、基于伺服直驅(qū)泵控技術(shù)對擠壓機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造,詳述其原理、系統(tǒng)組成及能耗特點(diǎn),改進(jìn)了擠壓機(jī)伺服直驅(qū)泵控的液壓系統(tǒng)部分,設(shè)計(jì)了速度-壓力切換控制策略,搭建系統(tǒng)的AMESim仿真模型,從仿真的角度研究系統(tǒng)的動態(tài)特性,對比了變量泵控與伺服泵控兩套液壓系統(tǒng)的能耗情況,表明采用伺服直驅(qū)泵控技術(shù)的液壓系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果,這對于擠壓機(jī)伺服泵控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究具有參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：擠壓機(jī) 液壓系統(tǒng) AMESim 能耗分析 伺服直驅(qū)泵控液壓系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG375
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-13
• Contents13-17
• 第一章 緒論17-26
• 1.1 課題背景及研究意義17-18
• 1.1.1 課題背景17
• 1.1.2 研究意義17-18
• 1.2 液壓系統(tǒng)仿真研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.1 液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展概況18-20
• 1.2.2 擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)仿真研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 擠壓機(jī)節(jié)能技術(shù)研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第二章 擠壓過程液壓系統(tǒng)與能耗分析26-38
• 2.1 擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)介紹26-28
• 2.1.1 擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)組成26-27
• 2.1.2 擠壓機(jī)動作流程27-28
• 2.2 擠壓過程的工作原理及特征分析28-34
• 2.2.1 擠壓過程的工作原理28-29
• 2.2.2 液壓系統(tǒng)特點(diǎn)29-31
• 2.2.3 負(fù)載特性分析31-33
• 2.2.4 模擬等溫速度控制33
• 2.2.5 擠壓過程能耗特點(diǎn)33-34
• 2.3 擠壓過程能耗分析34-37
• 2.3.1 系統(tǒng)能耗計(jì)算34-35
• 2.3.2 柱塞泵能耗計(jì)算35-36
• 2.3.3 閥塊能耗損失計(jì)算36
• 2.3.4 擠壓缸能耗計(jì)算36-37
• 2.3.5 管路能耗損失計(jì)算37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 液壓系統(tǒng)元件AMESim建模與驗(yàn)證38-57
• 3.1 建模步驟38-39
• 3.2 柱塞泵的建模仿真39-45
• 3.2.1 柱塞泵功率特性分析39-41
• 3.2.2 柱塞泵的建模41-45
• 3.2.3 柱塞泵的仿真驗(yàn)證45
• 3.3 二通插裝閥的建模仿真45-49
• 3.3.1 二通插裝閥動態(tài)特性分析45-46
• 3.3.2 二通插裝閥建模46-47
• 3.3.3 二通插裝閥的仿真驗(yàn)證47-49
• 3.4 擠壓缸的建模仿真49-53
• 3.4.1 擠壓缸動態(tài)特性分析49-50
• 3.4.2 擠壓缸的建模50-51
• 3.4.3 擠壓缸的仿真驗(yàn)證51-53
• 3.5 管路的建模仿真53-56
• 3.5.1 管路特征分析53
• 3.5.2 管路的建模53-55
• 3.5.3 管路模型的仿真驗(yàn)證55-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第四章 液壓系統(tǒng)仿真與能耗分析57-73
• 4.1 仿真系統(tǒng)搭建及參數(shù)設(shè)置57-60
• 4.1.1 系統(tǒng)仿真模型的搭建57-59
• 4.1.2 擠壓過程參數(shù)設(shè)置59-60
• 4.2 系統(tǒng)仿真模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證60-63
• 4.2.1 空載前進(jìn)仿真實(shí)驗(yàn)60-61
• 4.2.2 快速后退仿真實(shí)驗(yàn)61-62
• 4.2.3 擠壓前進(jìn)仿真實(shí)驗(yàn)62-63
• 4.3 能耗仿真分析63-69
• 4.3.1 柱塞泵的能耗仿真63-66
• 4.3.2 閥件的能耗仿真66-67
• 4.3.3 擠壓缸的能耗仿真67-68
• 4.3.4 管路的能耗仿真68-69
• 4.4 系統(tǒng)的能耗分布69-71
• 4.5 工藝參數(shù)優(yōu)化71-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 基于伺服直驅(qū)泵控技術(shù)的液壓系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化73-85
• 5.1 伺服直驅(qū)泵控系統(tǒng)介紹73-74
• 5.2 擠壓過程伺服直驅(qū)泵控系統(tǒng)原理74-75
• 5.2.1 伺服直驅(qū)泵控系統(tǒng)的組成74
• 5.2.2 伺服泵控系統(tǒng)能耗分析74-75
• 5.3 擠壓過程伺服直驅(qū)泵控系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-77
• 5.3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-76
• 5.3.2 控制策略設(shè)計(jì)76-77
• 5.4 擠壓過程伺服直驅(qū)泵控系統(tǒng)AMESim建模77-81
• 5.4.1 系統(tǒng)仿真模型搭建77-78
• 5.4.2 速度控制系統(tǒng)搭建78-79
• 5.4.3 壓力控制系統(tǒng)搭建79-80
• 5.4.4 速度-壓力切換系統(tǒng)搭建80-81
• 5.5 擠壓過程伺服泵控系統(tǒng)仿真與能耗分析81-84
• 5.5.1 系統(tǒng)仿真及能耗分析81-83
• 5.5.2 系統(tǒng)能耗分布83-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論與展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文90-92
• 致謝9

【相似文獻(xiàn)】

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