机电液耦合器液压动力特性分析
发布时间：2021-03-17 19:37
电动机和液压泵组合系统等集成装置应用广泛,但是上述动力集成装置均存在诸多亟待解决的弊端:功能单一性问题,转化功能弱;结构松散、使用要求高、匹配不合理;无法同时提供多种动力,不能灵活的满足各种工况需求。目前不存在任何一种动力装备能同时实现机电液三种能量的相互转化,也无法实现在工作过程中灵活调节排量来满足各种工况下的需求。为了克服现有液压动力装置的弊端,本文形成一种结构高度集成,可实现机械能、电能、液压能三种能量相互耦合转化且排量可调的机电液动力集成装置:交流同步变量式机电液耦合器。本文阐述了机电液耦合器系统结构特点和能量转换原理以及液压系统的结构和工作原理,对液压系统的关键部件进行动力学分析,利用AMESim软件建立柱塞运动单元模型进行液压系统柱塞组件动力仿真分析,利用MATLAB软件验证柱塞运动数值的准确性。分析缸体的受力平衡并探究倾覆力矩的平衡条件,建立液压系统仿真模型,仿真分析不同工作参数下液压系统的液压特性和动力特性。根据机电液耦合器液压系统的工作原理,利用YST400W液压试验台进行实验研究,并通过实验验证系统的工作原理及运动特性的合理性,结果表明:当工作压力由2MPa升高至6...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流同步变量机电液耦合器主视结构示意图
青岛大学硕士学位论文6图2.2系统结构特点示意图2.1.1支承系统结构整个壳体是装置的支撑包容件，壳体包括调节斜盘倾角的变量机构，大容腔包容了整个电能转化系统、机械能转化系统、液压泵系统的整体结构件。壳体的左端开有一个大孔，孔的左端内壁上加工有可以放置壳密封圈的环形槽，孔的右端是用于安装前轴承的轴承座孔，前轴承的外端与孔的配合是过盈配合或者过渡配合，传动轴作为机械能转化结构件从中穿出。壳体的右边部分是用螺栓连接的后端盖，后端盖的左侧与大内腔中配流结构紧密连通，在液压系统配流盘右侧和后端盖左侧有可以内置机械能系统后轴承的轴承座孔。壳体的下部分开有两个孔，用作绕组连接孔和卸油口，壳体上有两个支承孔，分别装置有轴瓦和密封盖，轴瓦支撑着液压能转化系统。壳体的大内腔内有可以固定电子铁芯的结构，三个电机系统定子铁芯固定在大内腔内且周向分布，间隔为120°。2.1.2变量系统结构外部电机驱动蜗杆做绕自身的轴向转动，蜗杆的横向转动带动涡轮的纵向转动，又因为涡轮中心是通过螺栓与斜盘固结在一起，涡轮的转动改变斜盘倾角，涡轮转过的角度即斜盘改变的角度。通过控制蜗杆的传动可以完成斜盘倾角的自由调节，斜盘可以绕着支撑轴转动，从而实现偏离角的调节。2.1.3机械能转化系统结构机电液耦合器的机械能转化系统是此装置的基础结构件，完成机械能的输入和输出。传动轴结构为阶梯轴结构，传动轴左侧的轴肩紧靠在前轴承内侧的右边缘，传动轴右侧的轴肩紧靠在后轴承内侧的左边缘；传动轴中间部位有开槽连接外花键，外花键与轴向柱塞泵的缸体和球面弹簧座的花键齿轮配合，使得传动轴与液压系统
青岛大学硕士学位论文82.1.5电机动力系统结构永磁同步电机具有工作平稳性好、响应速度快、控制方便、单位功率体积小等优点，所以本系统电机动力系统采用的是三相永磁同步电机。转子受到很大的离心力，所以转子直径倾向于较小值，转子铁心必须具有很高的机械强度。定子铁芯由固定件和铁心绕组组成，定子铁芯的材料是含硅量高的冷轧硅钢片，叠压制成是为了减少电涡流生热，每组含有若干铁心片，厚度为3cm~6cm定子铁芯的内侧是圆弧状，外表面采用非导磁端压板压紧成整体后固定在大内腔内壁上。定子铁芯外周均匀排列三组采用同心圆线圈结构的定子绕组，是由绝缘度很高的特制铜线缠绕形成，绕组之间串联连接三组引线端子并外接三相交流电压。2.2机电液耦合器的工作原理交流同步变量机电液耦合器最基本的工作原理是机械能、电能、液压能三种能量的任意转化，两种能量的相互转化是系统最基本的工作模式，可以实现一种能量和另外两种能量的任意转化等衍生的工作模式。交流同步变量机电液耦合器实现了三种能量的耦合匹配和对应能量的转化，单位功率密度高、集成度高、实现简单，具有广阔的应用前景[50,51]。排量可调节：当调节装置的排量时，涡杆的横向转动带动涡轮的纵向转动进而使得斜盘随涡轮转动而绕其支撑轴转动，斜盘工作角度的变化改变液压系统的排量，斜盘倾角的方向也可以改变进出油的方向，可以提高容积效率，减小装置的体积，在一定程度上降低系统的能耗。如图2.4为机电液耦合器的能量转化原理示意图。图2.4机电液耦合器能量转化原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车永磁同步电机矢量控制仿真研究[J]. 马通,段敏,刘振朋,张恒. 汽车实用技术. 2019(15)
[2]车用永磁同步电机电磁噪声的分析与优化[J]. 王淑旺,王威,范佳伦,田旭. 汽车技术. 2019(08)
[3]工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J]. 胡胜. 工程技术研究. 2019(13)
[4]液压传动技术的发展及应用研究[J]. 生兆洲,王晓伟. 设备管理与维修. 2018(16)
[5]液压技术在农业机械中的应用及发展趋势[J]. 刘立娟. 农机使用与维修. 2018(06)
[6]基于AMESim的多功能液压试验台闭式系统元件选型分析[J]. 牛会敏,胡勇,尹新城. 机床与液压. 2018(10)
[7]基于AMESim的轴向柱塞泵流量脉动特性仿真研究[J]. 钱文鑫,高钦和,李向阳,张琰. 机床与液压. 2018(07)
[8]液压传动在机械驱动中的应用[J]. 周广,陈韶华,马元浩,沈进锐. 内燃机与配件. 2018(07)
[9]电动汽车用永磁同步电动机设计[J]. 刘莹,靳媛媛. 工业设计. 2017(12)
[10]油液特性对柱塞泵流量脉动影响的仿真分析[J]. 高彦军,谷立臣,焦龙飞. 中国机械工程. 2017(11)
硕士论文
[1]基于模型预测控制的电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统研究[D]. 师浩浩.长安大学 2019
[2]液压电机叶片泵样机的实验研究[D]. 李志峰.兰州理工大学 2010
[3]车用永磁同步电机控制方法研究[D]. 杨光亮.大连理工大学 2009
本文编号：3087608
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流同步变量机电液耦合器主视结构示意图
青岛大学硕士学位论文6图2.2系统结构特点示意图2.1.1支承系统结构整个壳体是装置的支撑包容件，壳体包括调节斜盘倾角的变量机构，大容腔包容了整个电能转化系统、机械能转化系统、液压泵系统的整体结构件。壳体的左端开有一个大孔，孔的左端内壁上加工有可以放置壳密封圈的环形槽，孔的右端是用于安装前轴承的轴承座孔，前轴承的外端与孔的配合是过盈配合或者过渡配合，传动轴作为机械能转化结构件从中穿出。壳体的右边部分是用螺栓连接的后端盖，后端盖的左侧与大内腔中配流结构紧密连通，在液压系统配流盘右侧和后端盖左侧有可以内置机械能系统后轴承的轴承座孔。壳体的下部分开有两个孔，用作绕组连接孔和卸油口，壳体上有两个支承孔，分别装置有轴瓦和密封盖，轴瓦支撑着液压能转化系统。壳体的大内腔内有可以固定电子铁芯的结构，三个电机系统定子铁芯固定在大内腔内且周向分布，间隔为120°。2.1.2变量系统结构外部电机驱动蜗杆做绕自身的轴向转动，蜗杆的横向转动带动涡轮的纵向转动，又因为涡轮中心是通过螺栓与斜盘固结在一起，涡轮的转动改变斜盘倾角，涡轮转过的角度即斜盘改变的角度。通过控制蜗杆的传动可以完成斜盘倾角的自由调节，斜盘可以绕着支撑轴转动，从而实现偏离角的调节。2.1.3机械能转化系统结构机电液耦合器的机械能转化系统是此装置的基础结构件，完成机械能的输入和输出。传动轴结构为阶梯轴结构，传动轴左侧的轴肩紧靠在前轴承内侧的右边缘，传动轴右侧的轴肩紧靠在后轴承内侧的左边缘；传动轴中间部位有开槽连接外花键，外花键与轴向柱塞泵的缸体和球面弹簧座的花键齿轮配合，使得传动轴与液压系统
青岛大学硕士学位论文82.1.5电机动力系统结构永磁同步电机具有工作平稳性好、响应速度快、控制方便、单位功率体积小等优点，所以本系统电机动力系统采用的是三相永磁同步电机。转子受到很大的离心力，所以转子直径倾向于较小值，转子铁心必须具有很高的机械强度。定子铁芯由固定件和铁心绕组组成，定子铁芯的材料是含硅量高的冷轧硅钢片，叠压制成是为了减少电涡流生热，每组含有若干铁心片，厚度为3cm~6cm定子铁芯的内侧是圆弧状，外表面采用非导磁端压板压紧成整体后固定在大内腔内壁上。定子铁芯外周均匀排列三组采用同心圆线圈结构的定子绕组，是由绝缘度很高的特制铜线缠绕形成，绕组之间串联连接三组引线端子并外接三相交流电压。2.2机电液耦合器的工作原理交流同步变量机电液耦合器最基本的工作原理是机械能、电能、液压能三种能量的任意转化，两种能量的相互转化是系统最基本的工作模式，可以实现一种能量和另外两种能量的任意转化等衍生的工作模式。交流同步变量机电液耦合器实现了三种能量的耦合匹配和对应能量的转化，单位功率密度高、集成度高、实现简单，具有广阔的应用前景[50,51]。排量可调节：当调节装置的排量时，涡杆的横向转动带动涡轮的纵向转动进而使得斜盘随涡轮转动而绕其支撑轴转动，斜盘工作角度的变化改变液压系统的排量，斜盘倾角的方向也可以改变进出油的方向，可以提高容积效率，减小装置的体积，在一定程度上降低系统的能耗。如图2.4为机电液耦合器的能量转化原理示意图。图2.4机电液耦合器能量转化原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车永磁同步电机矢量控制仿真研究[J]. 马通,段敏,刘振朋,张恒. 汽车实用技术. 2019(15)
[2]车用永磁同步电机电磁噪声的分析与优化[J]. 王淑旺,王威,范佳伦,田旭. 汽车技术. 2019(08)
[3]工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J]. 胡胜. 工程技术研究. 2019(13)
[4]液压传动技术的发展及应用研究[J]. 生兆洲,王晓伟. 设备管理与维修. 2018(16)
[5]液压技术在农业机械中的应用及发展趋势[J]. 刘立娟. 农机使用与维修. 2018(06)
[6]基于AMESim的多功能液压试验台闭式系统元件选型分析[J]. 牛会敏,胡勇,尹新城. 机床与液压. 2018(10)
[7]基于AMESim的轴向柱塞泵流量脉动特性仿真研究[J]. 钱文鑫,高钦和,李向阳,张琰. 机床与液压. 2018(07)
[8]液压传动在机械驱动中的应用[J]. 周广,陈韶华,马元浩,沈进锐. 内燃机与配件. 2018(07)
[9]电动汽车用永磁同步电动机设计[J]. 刘莹,靳媛媛. 工业设计. 2017(12)
[10]油液特性对柱塞泵流量脉动影响的仿真分析[J]. 高彦军,谷立臣,焦龙飞. 中国机械工程. 2017(11)
硕士论文
[1]基于模型预测控制的电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统研究[D]. 师浩浩.长安大学 2019
[2]液压电机叶片泵样机的实验研究[D]. 李志峰.兰州理工大学 2010
[3]车用永磁同步电机控制方法研究[D]. 杨光亮.大连理工大学 2009
本文编号：3087608
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