同步马达压力补偿阀的结构优化设计与流场仿真

发布时间：2017-08-12 16:02

  本文关键词：同步马达压力补偿阀的结构优化设计与流场仿真

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【摘要】：随着社会的发展和液压技术的不断进步,同步马达在液压同步系统中的应用越来越多,由于同步马达所控制的同步回路同步精度较高,所以备受青睐。本文以两联式齿轮式同步马达为基础,在马达和执行元件之间加入所设计的压力补偿阀对负载偏差进行压力补偿,提高齿轮式同步马达的同步精度。首先,对所研究的齿轮式同步马达进行同步误差分析,得出负载偏差是引起同步误差的主要原因,而压力补偿阀的工作原理就是对负载偏差进行压力补偿,通过分析原有的压力补偿阀的结构,发现其存在不合理的问题,对其结构进行优化改进。将压力补偿阀的进出口流道进行优化,在其主阀芯部分采用设计的阀套结构,进而提高了压力补偿阀的工艺性能和生产加工的可行性。然后,对所设计的阀套结构进行径向开孔数量的确定,通过Fluent软件对压力补偿阀所加入的阀套在不同径向孔的数量下,对压力补偿阀的进出口压力和速度的影响进行流场仿真分析。通过流场仿真分析,确定了阀套径向孔的最优数量对阀的压力和速度影响较小,为阀的结构改进提供了可靠的理论指导。最后,将同步马达与压力补偿阀进行板式集成,通过设计的专用集成阀块进行集成。本文主要以两联齿轮式同步马达进行集成,由于同步马达在集流和分流时,压力补偿阀的工作位置不同,所以设计的左右两个阀块应有区别。通过设计的专有集成阀块,进一步提高了同步马达与压力补偿阀的集成度,使其更具标准化。通过板式集成的设计,使同步马达压力补偿阀的系统适用性更加广泛,能适用到更多的工作场合,提高了其使用价值。
【关键词】：同步马达 压力补偿阀 优化设计 FLUENT 流场仿真
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景11
• 1.2 同步马达概况11-14
• 1.3 齿轮式同步马达国内外研究现状14-16
• 1.4 齿轮式同步马达结构原理16-18
• 1.4.1 同步马达分流原理16-17
• 1.4.2 同步马达同步精度分析17-18
• 1.5 课题的研究意义和研究内容18-21
• 1.5.1 课题的研究意义18-19
• 1.5.2 课题所研究内容19-21
• 第2章 同步马达同步误差分析21-39
• 2.1 齿轮式同步马达摩擦损失分析21-30
• 2.1.1 齿顶端面与油液之间由于粘性摩擦所产生的扭矩分析22-25
• 2.1.2 齿轮端面与油液之间由于粘性摩擦所产生的扭矩分析25-30
• 2.2 两联马达内部容积损失30-34
• 2.2.1 齿轮与壳体之间径向间隙泄漏30-31
• 2.2.2 齿轮轴向间隙的泄漏31-34
• 2.2.3 齿面啮合处的泄漏34
• 2.3 马达分流时的同步误差34-36
• 2.4 马达集流时的同步误差36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 压力补偿阀的结构优化设计39-57
• 3.1 压力补偿阀的结构形式40
• 3.2 压力补偿阀的工作原理简介40-44
• 3.3 压力补偿阀的主要参数44-47
• 3.3.1 设计依据44
• 3.3.2 阀的基本参数44-47
• 3.4 压力补偿阀初始结构设计47-49
• 3.5 弹簧腔体积V的仿真分析49-53
• 3.5.1 马达分流时仿真模型的建立49-51
• 3.5.2 马达集流时仿真模型的建立51-53
• 3.6 压力补偿阀的结构优化53-55
• 3.7 本章小结55-57
• 第4章 压力补偿阀的流场仿真57-77
• 4.1 CFD技术概况57-59
• 4.1.1 CFD技术的应用现状57
• 4.1.2 CFD的工作原理57-58
• 4.1.3 CFD的工作步骤58-59
• 4.2 FLUENT软件介绍59-60
• 4.2.1 FLUENT所求解的问题59-60
• 4.2.2 FLUENT求解问题的步骤60
• 4.3 数值仿真建模及边界条件设置60-64
• 4.3.1 数学模型的建立60-63
• 4.3.2 数值计算方法63-64
• 4.3.3 流体参数的设定64
• 4.3.4 边界条件的确定64
• 4.4 几何模型的建立及网格划分64-67
• 4.4.1 几何模型的建立64-66
• 4.4.2 网格划分66-67
• 4.5 数值仿真结果分析67-76
• 4.4.1 流场压力仿真分析68-72
• 4.4.2 流场速度仿真分析72-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第5章 压力补偿阀与同步马达的板式集成77-81
• 5.1 集成阀块的设计77-79
• 5.2 板式集成79-80
• 5.3 本章小结80-81
• 结论81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86

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