基于空气量控制的气动节能回路的研究

发布时间：2017-04-20 14:16

  本文关键词：基于空气量控制的气动节能回路的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题来源于日本SMC株式会社委托的研究项目,对基于空气量控制的气动节能回路进行仿真及实验研究。在传统的气动回路中,气缸活塞换向是由换向阀切换进、排气腔完成的,通常在打开进气通道的同时也打开了排气通道,这样失去了利用进、排气的时间差来控制回路的可能性。气缸活塞杆在伸出的全程,无杆腔均通入压缩气体,而在回程时,排气腔中接近于供气压力的压缩气体被直接排放到大气中,压缩空气的膨胀能未被利用而造成浪费。针对传统回路的缺点,本文设计了基于空气量控制的节能回路。回路通过对进、排气腔切换时间的单独控制,实现了对进出系统空气量的定量控制,即只需根据系统的需要,通入适量的压缩空气,而无需全行程时间供气。通过利用压缩空气的膨胀能做功,提高压缩空气的利用率,达到节能的目的。首先,本文建立了气动节能回路的数学模型,利用Matlab软件建立了仿真模型,进行仿真分析,获得了系统气缸两腔压力、活塞运行速度、位移、空气量等参数的变化规律,为下一步节能效果的研究提供理论基础。其次,本文设计了气动节能回路和实验硬件电路,搭建了实验台。利用Labview软件编写了实验数据采集与处理程序,可方便地实时显示各参数的变化曲线,控制换向阀的开启与关闭顺序。最后,本文通过仿真与实验的对比验证了仿真模型的正确性。仿真与实验结果均表明,与传统气动回路相比,本文提出的基于空气量控制的节能回路在相同实验条件下,与传统气动回路相比可节省71.4%的空气量。本文还通过实验给出了气缸进、排气腔切换的时间序列,在该序列控制下,节能回路的耗气量明显低于传统气动回路,具有较好的节能效果。
【关键词】：气动系统 节能 空气量 控制序列
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH138
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内研究现状11-15
• 1.2.1 空压机群的节能控制11-12
• 1.2.2 在气动系统中使用不同压力的节能12-15
• 1.2.3 带排气回收的气动系统的节能15
• 1.3 国外研究现状15-19
• 1.4 研究思路及主要研究内容19-22
• 1.4.1 研究思路19-20
• 1.4.2 主要研究内容20-22
• 第2章 气动系统的建模与仿真22-27
• 2.1 系统数学模型的建立22-24
• 2.1.1 压力动态方程22-23
• 2.1.2 流量方程23
• 2.1.3 运动特性方程23-24
• 2.2 系统仿真模型的建立24-26
• 2.2.1 Matlab简介24
• 2.2.2 仿真模型的建立24
• 2.2.3 仿真结果与特性分析24-26
• 2.3 本章总结26-27
• 第3章 实验台的搭建及数据采集程序的设计27-37
• 3.1 实验台的搭建27-32
• 3.1.1 实验台的结构图27
• 3.1.2 实验台气动元件搭建27-29
• 3.1.3 实验台的电气元件接线图29-32
• 3.2 数据采集程序设计32-36
• 3.2.1 LabView简介32
• 3.2.2 电气元件的调试32-34
• 3.2.3 数据采集34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 适量适所气动回路的实验研究37-57
• 4.1 适量适所回路动态特性实验37-42
• 4.1.1 普通回路的动态特性实验37-39
• 4.1.2 适量适所回路的动态特性实验39-42
• 4.2 桥式回路的节能实验42-48
• 4.2.1 桥式回路运动特性42-44
• 4.2.3 适量适所回路与桥式回路的对比实验44-46
• 4.2.4 其他型号气动元件下的节能实验46-48
• 4.3 不同控制方式下的节能实验48-56
• 4.3.1 基于时间控制的节能实验49-53
• 4.3.2 基于空气量控制的节能实验53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 结论与展望57-60
• 5.1 主要结论57
• 5.2 未来研究工作的展望57-60
• 5.2.1 进气端压力变化57-58
• 5.2.2 对错流阀的思考58
• 5.2.3 空气量阀控制器的设计58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 蔡茂林;香川利春;;气动系统的能量消耗评价体系及能量损失分析[J];机械工程学报;2007年09期

2 王雄耀;;对我国气动行业发展的思考[J];流体传动与控制;2012年04期

3 张业明;蔡茂林;;面向压缩机群控制的新型节能智能控制器的研究[J];液压气动与密封;2008年05期

4 石岩;廖平平;蔡茂林;;高低压共用式气罐的实验研究[J];液压气动与密封;2010年02期

5 李建藩;气动系统的节能[J];组合机床与自动化加工技术;1991年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 迟英姿;气缸排气真空发生系统的研究[D];南京理工大学;2007年

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本文编号：318859