多级双作用玻璃钢气缸性能的理论与实验研究
发布时间：2021-01-10 13:50
由于气缸具有运动速度快、结构简单、制造成本低等一系列优点,在工业自动化和工业生产中得到广泛应用。但是由于气体的可压缩性、粘性等特性不同于液压系统,气缸性能的研究远远落后于其工程应用,致使气缸工作性能普遍不佳。针对这种情况,本文对所研究的多级双作用玻璃钢气缸的静动态特性进行了数学建模、理论分析和实验研究。本文针对矿山常用的多级双作用玻璃钢气缸,根据流体力学和气压传动原理建立了气缸的静动态数学模型,对模型的参数进行了计算,并对气缸的动态特性进行了仿真研究和分析。鉴于气缸的摩擦力对气缸的动态特性有着直接的影响,本文对气缸的摩擦特性和爬行现象进行了理论研究,提出了气缸爬行现象的发生判据,讨论了减小和消除气缸爬行现象的途径。在理论研究的基础上,设计了基于LabVIEW的气缸性能实验软硬件系统。硬件部分包括气缸改造、传感器选型、数据采集电路;软件部分包括多路数据采集和处理系统,利用LabVIEW与国产数据采集卡,构建了基于虚拟仪器技术的多级双作用气缸性能实验系统。在此系统上,完成了多级双作用气缸的静态性能和动态性能的实验研究,并和理论研究结果进行了比较。通过理论推导和参数计算建立了多级双作用气缸的...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
万向气动锚杆钻机的整体图
压缩空气的动力伸出和缩回气缸，使钻机能够方便地水平钻孔或向下钻孔。为了避免在多级缸的外部存在大量的通气管路，本文所研究的气缸采用活塞杆内部通气的气路设计，结构如图2一1所示。多级双作用气缸为套筒式，最外层为外缸体，最内层为活塞杆，中间为多级缸体，多级缸体可以设置多个，本文所研究的多级双作用气缸为一个二级缸。多级双作用气缸，主要包括:活塞杆上端盖、活塞杆、多级缸端盖、外缸上端盖、多级缸体、外缸体、密封圈、支撑环、外缸下端盖、活塞杆内管、活塞杆下端盖。在活塞杆伸出端的外缸端盖和多级缸端盖的内圆上，在防尘圈和支撑环的中间分别设置一凹槽，槽中放置密封圈;同样在另一端活塞杆和多级缸体的活塞外圆面上，在支撑环两侧分别设置凹槽，槽中分别放置密封圈。从而在外缸体、外缸体端盖中的密封圈、多级缸体和多级缸体活塞中的密封圈之间形成封闭的环形腔IV;在多级缸体、多级缸体端盖中的密封圈、活塞杆和活塞杆下活塞中的密封圈之间形成封闭的环形腔111。在活塞杆内设置活塞杆内管，活塞杆内管上端和活塞杆上密封连接，下端和活塞杆下密封连接
多级双作用气缸的静态特性研究缸大行程为钻机钻孔提供推力。气缸伸出过程中腔lV以及腔m中的气体通过D孔、C孔返回到腔11，从通气孔B排出，多级双作用气缸伸展状态如图2一2所示。图2一2多级气缸伸展状态图Fig.2一 2ExtensionofmultistagePneumaticeylinder当B孔通入压缩空气，A孔通大气时，压缩气体从B孔进入腔m，通过C孔又进入腔11，这使活塞杆在腔11的气体压力作用下向下回缩，当活塞杆的活塞缩回到D孔以下位置后，气体通过D孔进入腔W，在W腔气体的压力下多级缸体也开始向下回缩
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MATLAB的气缸摩擦力补偿与仿真研究[J]. 蒋守勇,李作丽,成勇. 煤炭工程. 2007(01)
[2]气动比例控制系统的建模与辨识[J]. 孔祥臻,刘延俊,王勇,蒋守勇. 机床与液压. 2006(09)
[3]浅谈锚杆钻机的发展现状[J]. 邹敢. 凿岩机械气动工具. 2006(03)
[4]双活塞缸式气动真空发生系统的建模与仿真[J]. 潘孝斌,李小宁,许有熊. 机床与液压. 2006(08)
[5]一种高速气缸模型的仿真研究[J]. 罗小辉,傅晓云,李宝仁. 机床与液压. 2006(08)
[6]气缸运动建模及爬行现象判别[J]. 马延峰,张百海,彭光正. 机床与液压. 2006(07)
[7]基于试验—量纲分析法的气缸爬行判定式研究[J]. 黄俊,李小宁. 南京理工大学学报(自然科学版). 2006(03)
[8]气缸低速运动摩擦力模型的研究[J]. 黄俊,李小宁. 机床与液压. 2005(11)
[9]滑模控制在气动位置伺服系统中的应用[J]. 吕双,邢科礼. 机械工程师. 2005(10)
[10]双行程集成气缸的设计及动态特性研究[J]. 吴碧金,苏锦树. 集美大学学报(自然科学版). 2005(03)
博士论文
[1]气缸低速爬行特性及其特征判据的研究[D]. 黄俊.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]智能阀门伺服定位系统的研究[D]. 曹会发.浙江大学 2006
[2]气动伺服定位系统的理论研究与应用[D]. 谢朝夕.重庆大学 2005
[3]气动数字定位控制系统的研究[D]. 张广和.重庆大学 2004
[4]气动位置控制系统建模及控制策略研究[D]. 赵升奇.湖南大学 2003
[5]气缸低速摩擦特性的研究[D]. 谢祖刚.浙江大学 2003
本文编号：2968819
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
万向气动锚杆钻机的整体图
压缩空气的动力伸出和缩回气缸，使钻机能够方便地水平钻孔或向下钻孔。为了避免在多级缸的外部存在大量的通气管路，本文所研究的气缸采用活塞杆内部通气的气路设计，结构如图2一1所示。多级双作用气缸为套筒式，最外层为外缸体，最内层为活塞杆，中间为多级缸体，多级缸体可以设置多个，本文所研究的多级双作用气缸为一个二级缸。多级双作用气缸，主要包括:活塞杆上端盖、活塞杆、多级缸端盖、外缸上端盖、多级缸体、外缸体、密封圈、支撑环、外缸下端盖、活塞杆内管、活塞杆下端盖。在活塞杆伸出端的外缸端盖和多级缸端盖的内圆上，在防尘圈和支撑环的中间分别设置一凹槽，槽中放置密封圈;同样在另一端活塞杆和多级缸体的活塞外圆面上，在支撑环两侧分别设置凹槽，槽中分别放置密封圈。从而在外缸体、外缸体端盖中的密封圈、多级缸体和多级缸体活塞中的密封圈之间形成封闭的环形腔IV;在多级缸体、多级缸体端盖中的密封圈、活塞杆和活塞杆下活塞中的密封圈之间形成封闭的环形腔111。在活塞杆内设置活塞杆内管，活塞杆内管上端和活塞杆上密封连接，下端和活塞杆下密封连接
多级双作用气缸的静态特性研究缸大行程为钻机钻孔提供推力。气缸伸出过程中腔lV以及腔m中的气体通过D孔、C孔返回到腔11，从通气孔B排出，多级双作用气缸伸展状态如图2一2所示。图2一2多级气缸伸展状态图Fig.2一 2ExtensionofmultistagePneumaticeylinder当B孔通入压缩空气，A孔通大气时，压缩气体从B孔进入腔m，通过C孔又进入腔11，这使活塞杆在腔11的气体压力作用下向下回缩，当活塞杆的活塞缩回到D孔以下位置后，气体通过D孔进入腔W，在W腔气体的压力下多级缸体也开始向下回缩
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MATLAB的气缸摩擦力补偿与仿真研究[J]. 蒋守勇,李作丽,成勇. 煤炭工程. 2007(01)
[2]气动比例控制系统的建模与辨识[J]. 孔祥臻,刘延俊,王勇,蒋守勇. 机床与液压. 2006(09)
[3]浅谈锚杆钻机的发展现状[J]. 邹敢. 凿岩机械气动工具. 2006(03)
[4]双活塞缸式气动真空发生系统的建模与仿真[J]. 潘孝斌,李小宁,许有熊. 机床与液压. 2006(08)
[5]一种高速气缸模型的仿真研究[J]. 罗小辉,傅晓云,李宝仁. 机床与液压. 2006(08)
[6]气缸运动建模及爬行现象判别[J]. 马延峰,张百海,彭光正. 机床与液压. 2006(07)
[7]基于试验—量纲分析法的气缸爬行判定式研究[J]. 黄俊,李小宁. 南京理工大学学报(自然科学版). 2006(03)
[8]气缸低速运动摩擦力模型的研究[J]. 黄俊,李小宁. 机床与液压. 2005(11)
[9]滑模控制在气动位置伺服系统中的应用[J]. 吕双,邢科礼. 机械工程师. 2005(10)
[10]双行程集成气缸的设计及动态特性研究[J]. 吴碧金,苏锦树. 集美大学学报(自然科学版). 2005(03)
博士论文
[1]气缸低速爬行特性及其特征判据的研究[D]. 黄俊.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]智能阀门伺服定位系统的研究[D]. 曹会发.浙江大学 2006
[2]气动伺服定位系统的理论研究与应用[D]. 谢朝夕.重庆大学 2005
[3]气动数字定位控制系统的研究[D]. 张广和.重庆大学 2004
[4]气动位置控制系统建模及控制策略研究[D]. 赵升奇.湖南大学 2003
[5]气缸低速摩擦特性的研究[D]. 谢祖刚.浙江大学 2003
本文编号：2968819
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