数字液压变压器结构设计与实验研究
发布时间：2022-11-05 04:56
液压变压器做为液压系统中的二次调节元件,不仅可以正向驱动负载,实现功率匹配的节能控制,还可以实现负载驱动,来回收负载端的能量。虽然概念的提出已经有五十多年,但是液压变压器并没有在市场上得到推广使用,目前国内外所研究和应用的液压变压器仍然存在着变压范围窄,加工不便,价格昂贵,不易控制等缺点。有鉴于此,本文所构思的数字液压变压器结合了数字元件所具有的离散、简单易控制等特性,和液压变压器变压节能的特点。将多个排量不同的泵/马达单元进行组合,形成数字液压变压器的流量单元,再通过进出口阀组的状态切换,实现变压比的数字化控制。根据理论分析结果建立了数字液压变压器的功率键合图模型,进一步明确了变压原理的可行性。对流量单元内部的流动损失情况进行分析,为下一步优化结构提供依据,提高工作效率,降低损失。通过运用软件对数字液压变压器的变压过程进行仿真分析,验证了其在工作过程中压力、流量、变压比等特性,同时探究了影响变压性能的主要因素。针对变压比不连续问题,提出一种采用（D+A）组合控制的方式来消除数字变压过程中出现的压力波动现象,通过两种控制方式的仿真对比,得出（D+A）组合控制方式的有效性和可行性。搭建实...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 数字液压的产生背景与意义
1.2 数字液压的研究现状
1.3 液压变压器的产生背景
1.4 液压变压器的发展进程与现状
1.4.1 液压变压器简介
1.4.2 缸式液压变压器
1.4.3 回转式液压变压器
1.5 液压变压器在国外的发展过程
1.6 液压变压器在中国的发展历程
1.7 主要研究内容
第2章 数字液压变压器工作原理与建模分析
2.1 液压变压器基本原理
2.2 传统液压变压器的工作方式
2.3 数字液压变压器工作原理
2.4 变压原理分析
2.4.1 增压原理及特性分析
2.4.2 降压原理及特性分析
2.5 建模研究
2.5.1 数字液压变压器降压模型
2.5.2 数字液压变压器增压模型
2.6 本章小结
第3章 样机设计与控制方式
3.1 样机设计
3.1.1 组成结构
3.1.2 数字流量单元构成方式
3.1.3 编码方式
3.1.4 编码方式比较
3.1.5 输出离散性
3.1.6 瞬态不确定性
3.2 结构方案选定
3.3 阀的选型
3.4 阀块设计
3.5 编码方式及编码矩阵
3.6 本章小结
第4章 功率损失与液压冲击分析
4.1 泵/马达单元摩擦损失
4.1.1 齿顶与油液摩擦产生的扭矩
4.1.2 齿轮端面与液体的粘性摩擦作用产生的扭矩
4.2 各联马达/泵单元的容积损失
4.2.1 齿轮径向间隙的泄漏
4.2.2 齿轮轴向间隙的泄漏
4.2.3 齿面啮合处的泄漏
4.2.4 连接部位处的泄漏
4.3 液压冲击
4.3.1 液压冲击计算
4.3.2 数字液压变压器中液压冲击分析
4.4 本章小结
第5章 仿真分析与改进探究
5.1 数字液压变压器仿真建模
5.2 变压特性仿真分析
5.3 变压特性影响因素研究
5.3.1 惯性因素
5.3.2 切换时差因素
5.4 变压比连续化方案探究
5.4.1 (D+A)组合控制液压变压器构型原则
5.4.2 工作原理介绍
5.4.3 (D+A)组合液压变压器工作原理
5.4.4 (D+A)组合液压变压器仿真研究
5.5 本章小结
第6章 数字液压变压器实验研究
6.1 恒压网络实验台设计
6.1.1 恒压网络实验台原理
6.1.2 主要元件选取
6.2 测控系统设计
6.2.1 控制子系统
6.2.2 测试子系统
6.3 实验测试结果
6.3.1 数字液压变压器动态测试
6.3.2 DHT静态测试
6.3.3 效率测试
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]亿美博谈数字液压[J]. 杨涛. 液压气动与密封. 2017(09)
[2](D+A)组合控制多泵源液压系统构型与冲击特性仿真研究[J]. 姚静,张阳,陈浩,孔祥东. 液压与气动. 2017(08)
[3]装载机数字液压传动系统换挡策略[J]. 王丽,刘昕晖,王昕,陈晋市,梁燚杰. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[4]数字液压阀及其阀控系统发展和展望[J]. 杨华勇,王双,张斌,洪昊岑,钟麒. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[5]流体动力工程研究综述(英文)[J]. Hua-yong YANG,Min PAN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2015(06)
[6]Variants of Secondary Control with Power Recovery for Loading Hydraulic Driving Device[J]. LI Wanguo,FU Yongling,CHEN Juan,QI Xiaoye. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[7]2D电液高速开关阀设计与实验[J]. 江海兵,阮健,李胜,左希庆,陈莹. 农业机械学报. 2015(02)
[8]双缸体旋转斜盘式液压变压器特性分析[J]. 吴维,荆崇波,胡纪滨,苑士华. 机械工程学报. 2013(22)
[9]一体化数字液压作动系统的建模仿真和控制[J]. 齐海涛,付永领,祁晓野. 北京航空航天大学学报. 2014(01)
[10]斜盘柱塞式液压变压器的扭矩特性[J]. 刘成强,姜继海. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
博士论文
[1]电控斜轴柱塞式液压变压器的理论分析与实验研究[D]. 卢红影.哈尔滨工业大学 2008
[2]液压变压器研究[D]. 欧阳小平.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于两位开关阀的数字阀控制技术研究[D]. 吴建.北京理工大学 2015
[2]外啮合余弦齿轮泵的特性研究[D]. 胡华荣.湖南科技大学 2008
[3]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
本文编号：3701957
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 数字液压的产生背景与意义
1.2 数字液压的研究现状
1.3 液压变压器的产生背景
1.4 液压变压器的发展进程与现状
1.4.1 液压变压器简介
1.4.2 缸式液压变压器
1.4.3 回转式液压变压器
1.5 液压变压器在国外的发展过程
1.6 液压变压器在中国的发展历程
1.7 主要研究内容
第2章 数字液压变压器工作原理与建模分析
2.1 液压变压器基本原理
2.2 传统液压变压器的工作方式
2.3 数字液压变压器工作原理
2.4 变压原理分析
2.4.1 增压原理及特性分析
2.4.2 降压原理及特性分析
2.5 建模研究
2.5.1 数字液压变压器降压模型
2.5.2 数字液压变压器增压模型
2.6 本章小结
第3章 样机设计与控制方式
3.1 样机设计
3.1.1 组成结构
3.1.2 数字流量单元构成方式
3.1.3 编码方式
3.1.4 编码方式比较
3.1.5 输出离散性
3.1.6 瞬态不确定性
3.2 结构方案选定
3.3 阀的选型
3.4 阀块设计
3.5 编码方式及编码矩阵
3.6 本章小结
第4章 功率损失与液压冲击分析
4.1 泵/马达单元摩擦损失
4.1.1 齿顶与油液摩擦产生的扭矩
4.1.2 齿轮端面与液体的粘性摩擦作用产生的扭矩
4.2 各联马达/泵单元的容积损失
4.2.1 齿轮径向间隙的泄漏
4.2.2 齿轮轴向间隙的泄漏
4.2.3 齿面啮合处的泄漏
4.2.4 连接部位处的泄漏
4.3 液压冲击
4.3.1 液压冲击计算
4.3.2 数字液压变压器中液压冲击分析
4.4 本章小结
第5章 仿真分析与改进探究
5.1 数字液压变压器仿真建模
5.2 变压特性仿真分析
5.3 变压特性影响因素研究
5.3.1 惯性因素
5.3.2 切换时差因素
5.4 变压比连续化方案探究
5.4.1 (D+A)组合控制液压变压器构型原则
5.4.2 工作原理介绍
5.4.3 (D+A)组合液压变压器工作原理
5.4.4 (D+A)组合液压变压器仿真研究
5.5 本章小结
第6章 数字液压变压器实验研究
6.1 恒压网络实验台设计
6.1.1 恒压网络实验台原理
6.1.2 主要元件选取
6.2 测控系统设计
6.2.1 控制子系统
6.2.2 测试子系统
6.3 实验测试结果
6.3.1 数字液压变压器动态测试
6.3.2 DHT静态测试
6.3.3 效率测试
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]亿美博谈数字液压[J]. 杨涛. 液压气动与密封. 2017(09)
[2](D+A)组合控制多泵源液压系统构型与冲击特性仿真研究[J]. 姚静,张阳,陈浩,孔祥东. 液压与气动. 2017(08)
[3]装载机数字液压传动系统换挡策略[J]. 王丽,刘昕晖,王昕,陈晋市,梁燚杰. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[4]数字液压阀及其阀控系统发展和展望[J]. 杨华勇,王双,张斌,洪昊岑,钟麒. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[5]流体动力工程研究综述(英文)[J]. Hua-yong YANG,Min PAN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2015(06)
[6]Variants of Secondary Control with Power Recovery for Loading Hydraulic Driving Device[J]. LI Wanguo,FU Yongling,CHEN Juan,QI Xiaoye. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[7]2D电液高速开关阀设计与实验[J]. 江海兵,阮健,李胜,左希庆,陈莹. 农业机械学报. 2015(02)
[8]双缸体旋转斜盘式液压变压器特性分析[J]. 吴维,荆崇波,胡纪滨,苑士华. 机械工程学报. 2013(22)
[9]一体化数字液压作动系统的建模仿真和控制[J]. 齐海涛,付永领,祁晓野. 北京航空航天大学学报. 2014(01)
[10]斜盘柱塞式液压变压器的扭矩特性[J]. 刘成强,姜继海. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
博士论文
[1]电控斜轴柱塞式液压变压器的理论分析与实验研究[D]. 卢红影.哈尔滨工业大学 2008
[2]液压变压器研究[D]. 欧阳小平.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于两位开关阀的数字阀控制技术研究[D]. 吴建.北京理工大学 2015
[2]外啮合余弦齿轮泵的特性研究[D]. 胡华荣.湖南科技大学 2008
[3]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
本文编号：3701957
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