用于气动葫芦的叶片式马达运行稳定性研究

论文摘要

气动系统以其价廉、简单、抗污染能力强等特点,在工业自动化中得到愈来愈广泛的应用。气动系统的执行机构分为气缸和气动马达两种形式,气动马达按结构形式可分为:叶片式气动马达、活塞式气动马达和齿轮式气动马达等几种形式。目前,叶片式气动马达广泛应用于矿山及风动工具中。但是在使用过程中,由于马达存在运行不稳定性现象,限制了该类马达的广泛使用。而对于某一设计的叶片式气动马达,其工作性能的好坏可以借助于对其动态特性的分析来评价,并据此来达到优化结构设计的目的。由于气体具有可压缩性,使得气动系统具有阻尼低、刚性小等特点,这一固有特性使得气动系统的运行稳定性比液压等系统的要差得多。影响马达运行稳定性的因素包括使用介质种类、系统控制方法和结构设计等诸多方面。论文以用于气动葫芦的叶片式马达为研究对象,对其动态特性进行了分析。最后从马达的结构设计方面入手,通过修改马达的结构参数来达到改善马达运行稳定性的目的。完成的研究工作主要包括以下几个方面:(1)针对叶片式气动马达的结构特点和运行原理,选定马达某一位置作为初始位置进行研究,利用气体流量连续性原理、热力学第一定律和转矩平衡方程,建立其运动学模型;(2)根据马达的工作原理,对马达的腔室进行了划分。利用质量守恒定律,对在主排气区腔室内气体工艺参数的计算方法进行了研究,并对初始位置处,各腔室内气体的工艺参数进行了计算,得到了马达在不同工况下的具体运动模型;(3)利用Matlab的Simulink模块建立气动马达的仿真模型,利用此仿真模型,结合其具体运动模型对马达进行运动仿真。根据仿真的结果,对叶片式马达进行动态特性分析;(4)对马达进行运行稳定性分析,根据分析结果,从马达的结构设计方面入手,通过修改马达的结构参数来达到改善叶片式马达的运行稳定性的目的。本文的研究结果为叶片式气动马达的进一步开发和应用打下了良好的基础。

论文目录

• 内容摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 气动技术的特点及应用现状
• 1.2 气动葫芦的研究与应用
• 1.3 气动马达研究现状
• 1.4 本课题研究的内容
• 2 用于气动葫芦的气动马达的结构特点及工作原理
• 2.1 气动葫芦的结构特点及工作原理
• 2.2 叶片式气动马达的结构特点及工作原理
• 2.3 研究对象的结构参数
• 3 叶片式气动马达运动学模型的建立
• 3.1 叶片式气动马达的摩擦特性
• 3.2 叶片式气动马达初始位置确定
• 3.3 腔室的流量连续性方程
• 3.4 腔室的压力微分方程
• 3.5 气动马达转矩平衡方程
• 3.6 微分方程组的线性化
• 3.7 本章小结
• 4 叶片式气动马达各腔室工艺参数计算
• 4.1 叶片式气动马达初始位置各腔室工艺参数的计算
• 4.2 叶片式气动马达初始位置时相应结构参数计算
• 4.3 叶片式气动马达主轴等效转动惯量的计算
• 4.4 本章小结
• 5 叶片式气动马达运行稳定性分析
• 5.1 叶片式气动马达在不同工况下的具体运动模型
• 5.2 叶片式气动马达转动速度仿真
• 5.3 叶片式气动马达运行稳定性分析
• 5.4 本章小结
• 6 叶片式气动马达结构参数改进
• 6.1 影响气动马达运行稳定性的因素
• s=0 . 3MPa 、0.4 MPa 时马达的结构参数改进'>6.2 气源压力P_s=0 . 3MPa 、0.4 MPa 时马达的结构参数改进
• 6.3 改进结构参数后初始位置时各腔室的工艺参数计算
• 6.4 改进结构参数后回转速度仿真及分析
• 6.5 马达结构参数的再次改进
• 6.6 改进前后叶片式气动马达转动速度动态特性对比分析
• 6.7 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 后记
• 附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著