铝锭连续铸造机液压系统的节能设计与研究

论文摘要

目前,我国正处于经济发展模式转型的关键时期,许多产品都朝着节能环保的方向发展。铝锭连续铸造机液压系统的效率问题是影响该设备节能效果的重要因素,也是其重要的研究工作之一。本课题以20kg铝锭连续铸造机为研究对象,针对铝锭连续铸造生产线液压系统的执行元件较多、工况变化大和效率不高的问题,在保证系统的可靠性前提下,为提高系统的运行功率,降低装机功率提出可行的解决方案。本文首先论述了铝锭连续铸造机节能技术研究的目的和意义,介绍了铝锭连续铸造机的发展现状,以及目前液压节能系统的国内外研究现状。基于对系统节能目的的研究,文章详细分析了引起液压系统的能量损失的组成和形成原因。针对能量损失的原因,分析了液压系统节能发展的三个阶段的典型系统,为铝锭铸造机液压系统的下一步节能设计提供了理论依据。其次,本文根据对铝锭连续铸造机的组成和功能的分析,设计了能够满足工况要求的液压系统。就本液压系统而言,以节能为设计重点,分析影响系统效率的主要因素主要分为两方面：一是多个执行元件动作顺序的合理安排,降低系统的装机功率；二是对节能元件和系统的选择,应用先进的元件或系统可以减少系统的溢流量,使系统的能量利用充分,从而提高系统的运行功率。针对这两个问题,文章提出了新的排序方式,做出多种动力源驱动下的方案比较,从而得出了变量泵负载敏感控制系统为最佳节能效果的设计方案。最后确定方案,应用相似系统原理,建立了泵、液压马达、液压缸等主要元件的数学模型。最后运用AMESim软件对变量泵负载敏感控制的多执行器系统进行仿真分析。仿真结果表明：采用负载敏感控制方法后系统工作稳定、精确,降低了铝锭连续铸造机液压系统的运行功率,达到了节能的目的,为其它工程设备的节能改进提供了参考,具有一定的实际意义。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 铝锭连续铸造机国内外的发展综述
• 1.2.1 铝锭连续铸造机的发展
• 1.2.2 液压系统节能的研究现状
• 1.3 本课题来源、主要研究内容
• 第2章 铝锭连续铸造机液压系统的能耗分析
• 2.1 液压传动系统效率问题
• 2.2 铝锭铸造机的能量损失分析
• 2.2.1 机械摩擦损失
• 2.2.2 液压系统中的压力损失
• 2.2.3 液压系统中的流量损失
• 2.2.4 液压泵与负载的匹配不当引起能量损失
• 2.3 液压控制系统的类型
• 2.3.1 压力控制回路
• 2.3.2 速度控制回路
• 2.4 液压节能系统的分析
• 2.4.1 阀控液压传动系统
• 2.4.2 泵控液压传动系统
• 2.4.3 泵转速控制系统
• 2.5 本章小结
• 第3章 铝锭连续铸造机液压系统的节能研究
• 3.1 铝锭连续铸造机液压的系统组成及工作原理
• 3.1.1 系统组成及功能
• 3.1.2 工作原理
• 3.2 影响本系统运动效率的因素
• 3.2.1 动作时序不合理
• 3.2.2 系统配置不优化
• 3.3 动作方案的设定
• 3.4 系统设计方案的选择
• 3.4.1 单定量泵控制系统
• 3.4.2 双联泵控制系统
• 3.4.3 恒压变量泵控制系统
• 3.4.4 变量泵负载敏感控制系统
• 3.5 本章小结
• 第4章 铝锭铸造机液压元件建模
• 4.1 数学建模的基础概念
• 4.1.1 数学模型、数学建模及其过程
• 4.1.2 液压系统建模常用方法
• 4.2 变量泵数学模型
• 4.3 高速液压马达数学模型
• 4.4 液压缸数学模型
• 4.5 本章小结
• 第5章 铝锭铸造机负载敏感控制系统的仿真研究
• 5.1 仿真的方法及工具
• 5.1.1 液压系统仿真技术的发展与现状
• 5.1.2 本课题所选择的仿真工具
• 5.2 负载敏感泵分析与建模
• 5.2.1 负载敏感控制系统原理
• 5.2.2 负载敏感液压系统的仿真分析
• 5.3 铝锭连续铸造机液压控制系统仿真研究
• 5.3.1 AMESim仿真的主要步骤
• 5.3.2 建模分析及参数设定
• 5.3.3 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文