气动增压器的理论分析及试验

论文摘要

气液增压器是一种气驱式往复液压增压泵,是近30年逐渐发展起来的新型动力机。在气液增压泵的活塞组件是由气缸活塞与液压泵活塞通过活塞杆直接刚性连接而成。和曲轴式发动机/液压泵的组合动力相比,它省去了曲轴式内燃机中将活塞的往复运动转换为旋转运动的曲柄连杆机构,以及液压泵中将旋转运动转换为泵活塞往复运动的旋转斜盘机构。因此该系统具零件数目少、重量轻、效率高、燃料范围广及易回收系统频繁起停中的惯性能等优点。作为特种发动机,往复式液压泵主要是为了取代目前仍广泛应用的曲轴式发动机在频繁起停大中功率行走机械中的应用。本论文以气动增压器为研究对象,从理论分析、数学模型的建立与仿真、方案的评审、原理样机研制与试验等方面对系统的工作机理进行了全面而系统的研究。首先,根据系统要求的性能指标,对系统原理、控制回路、基本结构参数、进行了初步的设计与计算。并运用热力学第一定律、连续方程、动量方程等对气动增压系统的输出压力、流量特性、执行机构的运动特性进行了数学描述。其次,应用MATLAB/Simulink仿真软件对系统进行仿真,讨论了气动增压系统的输出压力、流量特性,为气动增压器的研制提供了理论基础。再次,对气动增压器的部分组建进行了设计。最后,对气动增压器进行试验研究与性能测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 气动增压系统的发展背景
• 1.1.2 气动增压系统发展意义
• 1.2 增压技术的发展概况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 气动增压系统研究过程中的技术难题
• 1.4 论文的提出及课题的主要工作
• 第2章 气动增压器系统原理及理论分析
• 2.1 气动增压器系统原理
• 2.1.1 系统的构成
• 2.1.2 工作原理分析
• 2.2 系统的理论分析与计算
• 2.2.1 理论流量
• 2.2.2 负载特性
• 2.2.3 基本设计
• 2.2.4 主要参数初定
• 2.3 系统动态特性的说明
• 2.4 气动增压系统数学模型的建立
• 2.4.1 气动增压系统气液缸的数学模型
• 2.4.2 二位四通阀的数学模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 气动增压器系统的仿真
• 3.1 系统仿真软件
• 3.2 系统仿真模块
• 3.3 系统仿真结果及分析
• 3.3.1 不同结构参数对系统特性影线的分析
• 3.3.2 驱动气体压力变化对系统工作特性的影响
• 3.3.3 液体密度变化时液体输出压力变化情况
• 3.3.4 通过仿真结果对系统结构参数选定
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统部分组件的结构设计
• 4.1 引言
• 4.2 气缸筒的设计
• 4.3 气缸与液压缸连接块的设计
• 4.3.1 气缸进气口与出气口
• 4.3.2 液压缸进油口与出油口
• 4.3.3 液压缸
• 4.3.4 气针换向阀进气口与出气口
• 4.3.5 换向阀的设计
• 4.4 液压缸缸盖的设计
• 4.5 活塞杆与活塞的设计
• 4.6 密封
• 4.7 缸体的联接
• 4.8 本章小结
• 第5章 气液增压系统的试验研究
• 5.1 试验方案的设计
• 5.2 试验结果及分析
• 5.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢