發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 20:48

【摘要】：為開展巖石力學(xué)的相關(guān)研究工作,需要一臺(tái)可以模擬深層地下環(huán)境、同時(shí)能夠?qū)ι顚拥叵聨r石進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)特性分析的旋轉(zhuǎn)式三軸巖石試驗(yàn)機(jī)來輔助研究,而柱塞泵是旋轉(zhuǎn)式三軸巖石試驗(yàn)機(jī)的核心加載單元,是巖石試驗(yàn)機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的斜盤式柱塞泵技術(shù)已經(jīng)非常成熟,但在高壓工況下容積效率大幅下降,無法滿足旋轉(zhuǎn)式三軸巖石試驗(yàn)機(jī)的超高壓加載要求。為此本文主要設(shè)計(jì)研制了一種超高壓低流量并聯(lián)精密柱塞泵,提高負(fù)載能力和加載精度,充分體現(xiàn)液壓系統(tǒng)數(shù)字化、小型化的發(fā)展方向。首先通過對(duì)傳統(tǒng)斜盤式軸向柱塞泵基本理論的研究,提出一種由伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元的新型柱塞泵,采用全新的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)該泵所有零件并完成三維建模。在此基礎(chǔ)上,通過管路和電磁閥連接兩個(gè)柱塞泵組成并聯(lián)精密柱塞泵加載系統(tǒng),闡述工作原理并給出雙泵運(yùn)動(dòng)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)持續(xù)加載。零部件加工完成后進(jìn)行安裝調(diào)試工作。然后運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)柱塞副進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析,確定了柱塞副應(yīng)力應(yīng)變分布和變形情況,得出具體數(shù)值,為后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ),通過推導(dǎo)出流量的波動(dòng)公式計(jì)算出柱塞泵在工作狀態(tài)下的流量脈動(dòng)率,結(jié)果滿足柱塞泵最初設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。而后為了解決柱塞泵在超高壓工況下的密封問題,在分析常用密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,采用了一種適用于本課題的新型密封方式——泛塞封密封圈;對(duì)泛塞封密封圈進(jìn)行建模后,運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)泛塞封受壓后的變形量進(jìn)行仿真,得出泛塞封正常工作不至失效的變形量,驗(yàn)證了采用復(fù)合聚四氟乙烯材料的泛塞封密封圈在超高壓柱塞泵上密封的可行性。最后針對(duì)并聯(lián)柱塞泵加載系統(tǒng)的非線性和強(qiáng)耦合性,設(shè)計(jì)了模糊PID控制算法和常規(guī)PID控制算法,通過數(shù)學(xué)建模、仿真、工業(yè)試驗(yàn),對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出模糊PID控制下可以提高加載系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度,進(jìn)一步驗(yàn)證了本文研制的超高壓低流量并聯(lián)精密柱塞泵能夠滿足巖石試驗(yàn)機(jī)的加載要求。論文的研究結(jié)果為柱塞泵的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)和重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE311
【圖文】：

圖２－１單柱塞泵整體結(jié)構(gòu)圖逡逑

底架邐ｕ逡逑圖２－１單柱塞泵整體結(jié)構(gòu)圖逡逑單個(gè)柱塞泵中，伺服電機(jī)與諧波減速器高速端相連，諧波齒輪減速器低速端逡逑與絲杠之間通過扭矩限制器相連；絲杠與殼體之間設(shè)置有凸輪軸承，凸輪軸承螺逡逑桿端固定在活塞上，凸輪軸承滾子端位于長(zhǎng)條形導(dǎo)向孔中；活塞桿一端與活塞相逡逑固連，活塞套件分為前活塞和后活塞，殼體、缸體后端安裝有密封圈；缸體前端逡逑靠螺紋擰緊缸蓋，開設(shè)有低壓吸液口和高壓排液口與缸體內(nèi)腔相通；高壓排液口逡逑安裝有高精度壓力傳感器，伺服電機(jī)通過壓力傳感器測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行轉(zhuǎn)逡逑速調(diào)節(jié)。逡逑２．４．２單柱塞泵前活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逡逑對(duì)于柱Ｓ泵的缸體來說，外部負(fù)載的大小決定了柱塞泵的工作壓力以及往復(fù)逡逑運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)速率比。本文所設(shè)計(jì)的柱塞泵中

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本文編號(hào)：2732082