大型液压机系统结构优化与仿真研究

发布时间：2017-08-10 19:27

  本文关键词：大型液压机系统结构优化与仿真研究

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【摘要】：300MN液压机广泛运用于军工、航空航天以及民用生产领域当中,其在工作时常常产生很大的液压冲击和振动,严重影响了锻压设备的生产效率以及锻压件的质量。针对此现象本文对300MN液压机展开系统结构优化,并在此基础上,运用MATLAB与AMESim相结合的方式对300MN液压机各工况工作时所出现的液压冲击情况以及影响其液压冲击的各因素进行联合仿真研究。本课题旨在探索减小300MN液压机工作时所产生液压冲击的方法,提高系统工作时的安全性、可靠性以及稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)本文针对300MN液压机的工作环境工作情况,提出一种先导并联型电液伺服插装阀及其相应的流量分配及控制方案。并提出将该阀替换原分配系统中的分配水阀,实现对原水路分配系统的优化,并在此基础上运用MATLAB与AMESim相结合的联合仿真技术对其性能进行分析与研究,结果表明:该阀在具有输出大流量、高的动态响应的同时系统还具有良好的稳态控制精度。(2)根据300MN液压机各工况工作原理,建立其各工况工作时相应的数学模型以及各分配水阀的启闭控制函数。运用MATLAB和AMESim两软件相结合的方式对300MN液压机各工况在新水路分配系统中工作时出现的液压冲击现象进行联合仿真研究。仿真结果与实际相吻合,证明本研究的真实以及可靠性,此结果将为改善系统的液压冲击情况提供了相应的理论指导依据。(3)对系统产生液压冲击的机理进行分析,得出其相应的影响参数,通过设置不同的仿真参数值对系统工作时产生的液压冲击影响情况进行分析,得出其影响规律。仿真结果表明:延长阀门启闭时间、减小工作介质中空气含量、增加管路长度以及增大阀门阀口开启量都能够有效的减少系统中出现的液压冲击。该仿真结果能够为进一步对系统优化而减小系统工作时的液压冲击提供合理的理论指导意义。(4)活动横梁作为300MN液压机的主要工作部件,其质量巨大,会对系统产生的液压冲击和振动产生很大影响。为了从活动横梁的角度出发减少系统产生的冲击和振动,首先,本文提出一种基于响应面法的多目标优化设计方法,采用中心组合实验设计方法得到仿真实验数据。其次,依此建立反映液压机活动横梁性能指标的二阶多项式响应面模型,并通过评价指标2R和2aR对该模型的您和度的准确性进行评定。最后,以活动横梁的质量和固有频率为优化目标,应力为约束条件,采用多目标遗传算法对其结构进行优化分析。结果表明:活动横梁在好的动态特性的基础上,结构还具有轻量化。
【关键词】：300MN液压机 活动横梁 响应面法 多目标优化 水路系统
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG315.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题背景、研究目的及意义9-10
• 1.1.1 课题背景及研究目的9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 高压大流量电液伺服阀研究现状10-11
• 1.2.2 高压大流量液压系统液压冲击研究现状11-13
• 1.2.3 液压机结构优化研究现状13-15
• 1.3 本文研究内容及思路15-18
• 1.3.1 论文研究的主要问题及思路15-17
• 1.3.2 论文研究内容17-18
• 第二章 300MN液压机水路分配系统分配水阀研究18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 先导并联型电液伺服插装阀的组成及工作原理18-19
• 2.2.1 先导并联型电液伺服插装的结构组成18
• 2.2.2 先导并联型电液伺服插装阀的工作原理18-19
• 2.3 并联先导级非线性控制的流量分段分配控制方案19-23
• 2.3.1 流量分配方案研究19-21
• 2.3.2 先导级控制策略方案21-23
• 2.4 先导并联型电液伺服插装阀动静态特性仿真研究23-30
• 2.4.1 系统仿真参数设置23-25
• 2.4.2 先导并联型电液伺服插装阀参数调节25-27
• 2.4.3 先导并联型电液伺服插装阀的动态特性研究27-29
• 2.4.4 先导并联并联型电液伺服插装阀的静态特性研究29-30
• 2.5 结论30-32
• 第三章 300MN液压机各工况工作时液压冲击仿真研究32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 液压机各工况工作原理32-33
• 3.3 水路分配系统结构原理33-35
• 3.4 液压仿真系统模型建模35-40
• 3.5 液压机各工况液压冲击仿真研究40-51
• 3.5.1 300MN液压机相关理论建模41-42
• 3.5.2 液压机空程工况工作时液压冲击分析研究42-45
• 3.5.3 液压机加压工况工作时液压冲击分析研究45-48
• 3.5.4 锻压结束回程时液压冲击仿真分析48-51
• 3.6 结论51-52
• 第四章 300MN液压机液压冲击影响因素仿真研究与分析52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 液压冲击原理分析52-55
• 4.2.1 阀门瞬时启闭转换所引起的液压冲击53-54
• 4.2.2 活动横梁停止运动所引起的液压冲击54-55
• 4.3 系统参数对液压冲击的影响研究55-65
• 4.3.1 阀门启闭转化时间55-58
• 4.3.2 油液参数58-60
• 4.3.3 液压管道长度60-62
• 4.3.4 阀门开启度62-65
• 4.4 总结65-66
• 第五章 300MN液压机活动横梁动静态特性多目标优化分析研究66-82
• 5.1 引言66
• 5.2 基于响应面法活动横梁动静态特性的多目标优化流程66-67
• 5.3 活动横梁的静力学有限元分析67-70
• 5.3.1 活动横梁模型的建立68-69
• 5.3.2 活动横梁有限元计算及结果分析69-70
• 5.4 活动横梁的动力学分析70-73
• 5.5 基于响应面法的动横梁动静态特性的多目标优化73-81
• 5.5.1 响应曲面模型的建立73-77
• 5.5.2 基于遗传算法的活动横梁多目标优化77-81
• 5.6 本章小结81-82
• 第六章 全文总结与展望82-85
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 展望83-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 攻读学位期间的研究成果90-91

【参考文献】

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本文编号：652273