基于虚拟样机技术的液压隔膜式计量泵的设计与特性研究

发布时间：2017-08-15 17:39

  本文关键词：基于虚拟样机技术的液压隔膜式计量泵的设计与特性研究

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【摘要】：随着社会不断的进步,液压隔膜计量泵在各领域的需求量越来越大,深入到工业生产的各个领域,控制着国民经济命脉。市场对其性能的要求也越来越高,传统的设计方法耗费大量的时间和物力,有时甚至不能实现开发高性能计量泵的目标。而虚拟样机建模仿真技术作为结构优化设计的关键技术,为液压隔膜计量泵的优化设计研究提供了有效的技术支持。该技术能够从元件设计出发,考虑各方面因素对性能的影响,适用于机械、液压系统的仿真研究以及后续的进一步设计优化和研究。本文针对一特定液压隔膜计量泵的液力端进行研究与设计,利用SolidWorks强大的三维造型功能建立液压隔膜计量泵液力端的实体样机。结合传统的设计方法和虚拟样机建模仿真技术,根据液压隔膜计量泵的相关理论知识,建立泵容积损失的数学模型;利用AMESim软件系统建模仿真的方法,建立液压隔膜计量泵的系统模型,对比两种模型的分析结果,达到优选泵的参数、改良结构设计的目的。论文以液压隔膜计量泵容积效率的影响因素为出发点,突出泵阀滞后和液体压缩性引起的容积损失。首先,建立曲柄转速与容积损失相关的数学模型,分析出计量泵的设计参数及曲轴转速对容积效率的影响;其次,利用AMESim系统仿真软件,建立液压隔膜计量泵的系统模型,分析吸入阀与排出阀的启闭与曲柄转速间的关系,探讨泵阀打开和关闭滞后与泵容积效率的关系,并且通过设置不同的曲柄转速,得出相应的泵阀滞后角及对应的容积损失;最后综合运用数学模型与仿真实验的结果,确定泵在正常供液能力下的最佳曲柄转速范围。用以提高液压隔膜计量泵的性能,为液压隔膜计量泵的后续设计和研究提供方法思路,对获得高性能的液压隔膜计量泵的研究和设计具有很重要的现实意义。
【关键词】：液压隔膜计量泵 容积效率 虚拟样机 AMESim 建模仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-14
• 1.3 虚拟样机技术概述14-16
• 1.4 课题研究的意义16-17
• 1.5 课题研究的主要内容17-18
• 第2章 液压隔膜式计量泵的理论及设计18-40
• 2.1 液压隔膜计量泵的基础理论18-20
• 2.1.1 液力端的工作原理19-20
• 2.1.2 进出口单向阀基本原理20
• 2.2 液压隔膜式计量泵的总体设计20-39
• 2.2.1 设计准则20-21
• 2.2.2 输送液体介质的流行特性21
• 2.2.3 环境条件21
• 2.2.4 设计参数21
• 2.2.5 液压隔膜式计量泵总体设计计算21-30
• 2.2.6 液压隔膜式计量泵液力端零件设计与强度校核30-39
• 2.3 本章小结39-40
• 第3章 液压隔膜式计量泵的容积效率研究40-47
• 3.1 液压隔膜计量泵的容积效率40-41
• 3.2 容积损失数学模型的建立41-46
• 3.2.1 液体介质的压缩性引起的容积损失41-44
• 3.2.2 计量泵的泵阀滞后导致的容积损失44-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 液压隔膜计量泵系统模型的建立47-59
• 4.1 AMESim软件的介绍47-51
• 4.1.1 AMESim软件的组成47-48
• 4.1.2 AMESim的功能及基本特征48-49
• 4.1.3 AMESim软件的建模仿真步骤49-51
• 4.2 泵的主要参数51-52
• 4.3 建立液压隔膜计量泵的系统模型52-58
• 4.3.1 分析物理模型52-53
• 4.3.2 模型的构建及仿真53-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 液压隔膜计量泵液压模型的仿真结果分析59-73
• 5.1 液压隔膜式计量泵的动态特性59-62
• 5.1.1 吸入阀、排出阀的开启和关闭过程以及压力变化59-60
• 5.1.2 泵阀的冲击现象60-62
• 5.2 液压隔膜计量泵的柱塞运动的分析62-64
• 5.3 分析液压隔膜计量泵的滞后现象对其性能的影响64-72
• 5.3.1 吸入阀的启闭特性64-65
• 5.3.2 不同的曲柄转速下的滞后角65-68
• 5.3.3 容积效率的计算68-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78

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