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矩形滑块双定子轴向液压马达的理论与实验研究

发布时间:2018-07-23 13:53
【摘要】:当实际工况需要马达有多级不同转矩、转速的输出,一般的定量马达是不能实现的。针对这个不足,从马达基本原理出发,研制出了一系列基于“双定子”结构的新型马达。在“双定子”结构中,一个转子与两个定子分别相互配合,在不改变马达输入流量且没有复杂变量机构的条件下,这种新型马达通过不同进、出油口的连接可以输出多种不同的转速和转矩。如果当作泵来使用,则可以不用减压阀同时工作在不同压力下且输出多种不同流量以满足系统需要。这样就可以在液压系统中节省泵、马达和阀的使用数量,同时节省了能量消耗。 本文所研究的是“双定子”结构之一的矩形滑块双定子轴向液压马达。文中首先综述了液压技术和轴向液压马达领域的研究现状和发展趋势,在分析了现有液压马达在实际应用中的不足之后,提出了这种“双定子”结构的新型原理马达,并对多泵多马达系统中单作用多泵多马达传动进行了详细的论述。在此基础上结合软件对该马达进行了较全面的理论和仿真分析,包括马达的运动学和受力特性等。建立了滑块的位移、速度、加速度数学模型和一个马达和两个马达同时工作时,分奇、偶滑块数不同情况,推导了马达输出瞬时角速度和扭矩的数学模型,并根据马达实际样机的尺寸,进行了Matlab仿真,得到了这种马达一些独有的特性。深入探讨了这种新型马达的泄漏途径,得到了马达主要泄漏面的数学模型,并仿真分析了在考虑泄漏时马达输出的瞬时角速度的变化情况。仿真分析了马达主要运动件的运动和受力情况,验证了前面建立的马达数学模型的正确性,同时发现了马达样机设计中的一些不足。对马达直立配流副利用Fluent软件进行了静态流场分析,得到了液压油速度和压力的分布规律,为研究马达配流副的支撑特性和泄漏脉动奠定了基础。最后通过样机试验验证了该马达原理的正确性,并对全文的工作进行了总结和对后续工作的展望。 通过以上几个方面的研究工作,获得了这种新型马达较全面的数学描述和仿真结果,为在短时间内定型马达样机,降低成本,进而进入实际生产阶段做了理论铺垫。本文所用的分析和仿真方法也可为其它液压元件开发时作参考。
[Abstract]:The general quantitative motor can not be realized when multi-stage torque and speed output are required in actual working conditions. According to the basic principle of motor, a series of new motors based on double stator structure are developed. In the "double stator" structure, one rotor and two stator cooperate with each other, without changing the input flow rate of the motor and without complex variable mechanism, this new type of motor passes through different feed. The connection of the outlet can output a variety of rotational speed and torque. If it is used as a pump, it can work at different pressure and output different flow rate to meet the need of the system without reducing the pressure valve at the same time. This saves pumps, motors and valves in the hydraulic system and saves energy consumption. In this paper, the axial hydraulic motor with rectangular slider and double stator is studied. In this paper, the research status and development trend of hydraulic technology and axial hydraulic motor are summarized firstly. After analyzing the deficiency of the existing hydraulic motor in practical application, a new type of principle motor with double stator structure is proposed. The single-acting multi-pump multi-motor drive in multi-pump multi-motor system is discussed in detail. On this basis, a comprehensive theoretical and simulation analysis of the motor is carried out, including the kinematics and mechanical characteristics of the motor. The mathematical model of displacement, velocity and acceleration of the slider and the mathematical model of the output instantaneous angular velocity and torque of the motor are established when one motor and two motors work at the same time. According to the size of the actual prototype of the motor, the Matlab simulation is carried out, and some unique characteristics of the motor are obtained. The leakage path of the new motor is discussed in depth, and the mathematical model of the main leakage surface of the motor is obtained, and the instantaneous angular velocity variation of the motor output when considering the leakage is simulated and analyzed. The movement and force of the main moving parts of the motor are simulated and analyzed, and the correctness of the mathematical model of the motor is verified. At the same time, some shortcomings in the design of the motor prototype are found. The static flow field analysis of motor vertical distribution pair is carried out by using Fluent software, and the distribution law of hydraulic oil velocity and pressure is obtained, which lays a foundation for studying the supporting characteristics and leakage pulsation of motor distribution pair. Finally, the correctness of the motor principle is verified by the prototype test, and the work of the whole paper is summarized and the future work is prospected. Through the above research work, a more comprehensive mathematical description and simulation results of the new motor are obtained, which provides a theoretical basis for the prototype of the motor to be finalized in a short time, to reduce the cost, and then to enter the stage of actual production. The analysis and simulation method used in this paper can also be used as a reference for the development of other hydraulic components.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH137.51

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本文编号:2139622


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