功率回收式液压泵性能试验系统设计及研究

论文摘要

目前液压元件的性能和可靠性是制约国内液压技术发展的瓶颈,而液压泵是液压系统的核心元件,其性能直接影响整个系统的工作特性,因此搭建对其进行检测且具有良好性能的试验系统至关重要。传统的液压泵性能试验系统基本采用非功率回收方式,即采用耗能元件对液压泵进行加载,将能量全部转化成热能耗散,且需另外增加大规模的冷却系统,试验系统能耗大,试验成本高,几乎不可能实现对大功率液压泵的长时间寿命试验。而功率回收试验系统能将60%以上的能量回收,节能效果显著,装机功率小,布局灵活,因此一直受到人们的关注,应用范围越来越广泛。但由于功率回收式液压泵性能试验系统的研究处于起步阶段,试验系统还存在着诸如提高加载压力调节性能、降低压力脉动、合理匹配系统、提高回收效率、完善系统试验功能等一系列的问题亟待研究解决。因此,本文针对上述问题,以新研制的混凝土输送泵用液压泵为试验对象,设计功率回收式液压泵性能试验系统,并对其性能进行研究,主要工作内容如下：1.综述了现有液压泵性能试验系统及其特点。根据液压泵试验系统的试验内容和要求,对液压泵的试验系统的类型、工作原理进行分析总结,指出了存在的主要缺陷,并明确了功率回收式液压泵试验系统的工作原理和特性要求。2.对功率回收式液压泵性能试验系统进行了设计及性能分析。通过理论分析比较了变频调速、马达变量、外部补油三种加载压力调节方式的调节特性,深入研究系统的流量脉动和压力脉动,提出了降低系统压力脉动的方案,设计了功率回收式液压泵性能试验系统,同时对系统的匹配要求和回收效率等性能进行了详细的分析计算。3.建立仿真模型,对系统的动态性能进行仿真分析。根据功率键合图法建立了系统的功率键合图模型、数学模型和Simulink仿真模型,代入仿真参数,对系统的加载压力的调节特性、压力脉动、冲击试验特性等进行仿真研究。4.在功率回收式液压泵实验台上,进行加载特性实验,进一步验证了功率回收式液压泵试验系统具有良好的节能效果和试验性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题的研究背景
• 1.2.1 我国液压传动技术的发展概况
• 1.2.2 我国液压泵技术的发展概况
• 1.3 液压泵试验系统的概述与研究现状
• 1.3.1 液压泵试验系统的概述
• 1.3.2 液压泵试验系统的研究现状
• 1.4 传统液压泵试验系统概述及问题
• 1.5 液压泵试验系统的发展趋势
• 1.6 课题的选题目的、意义及主要研究内容
• 1.6.1 课题的选题目的及意义
• 1.6.2 课题的主要研究内容
• 第二章 液压泵试验系统试验内容及原理分析
• 2.1 液压泵试验的分类
• 2.1.1 液压泵出厂试验
• 2.1.2 液压泵型式试验
• 2.2 被试液压泵的原理、性能参数及试验内容
• 2.3 功率回收式液压泵试验系统方案比较分析
• 2.3.1 电功率回收液压泵试验系统分析
• 2.3.2 机械补偿功率回收液压泵试验系统分析
• 2.3.3 液压补偿功率回收液压泵试验系统分析
• 2.4 功率回收式液压泵性能试验系统的基本工作原理及特性要求
• 2.4.1 液压泵试验系统的基本工作原理
• 2.4.2 液压泵试验系统的特性要求
• 2.5 本章小结
• 第三章 功率回收式液压泵试验系统设计及特性研究
• 3.1 系统加载压力调节方式确立
• 3.1.1 变频调速调节方式
• 3.1.2 变量马达调节方式
• 3.1.3 外部补油调节方式
• 3.2 系统的压力脉动分析及解决方案
• 3.2.1 柱塞泵的流量脉动分析
• 3.2.2 系统压力脉动分析
• 3.2.3 降低系统压力脉动的方案设计
• 3.2.4 蓄能器总容积的计算
• 3.3 系统冲击加载方案设计
• 3.4 液压泵试验系统设计
• 3.4.1 系统的组成
• 3.4.2 系统的工作原理
• 3.5 液压泵试验系统的工作特性分析
• 3.5.1 系统的匹配要求
• 3.5.2 系统的功率回收效率分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 功率回收式液压泵试验系统的建模与仿真
• 4.1 液压泵实验台液压系统的建模方法与理论
• 4.1.1 建模方法简介
• 4.1.2 仿真软件简介
• 4.2 液压泵实验台液压系统建模
• 4.2.1 系统组成元件功率键合图模型
• 4.2.2 系统功率键合图模型
• 4.2.3 数学模型
• 4.3 液压泵实验台液压系统仿真
• 4.3.1 模型转换
• 4.3.2 Simulink仿真模型
• 4.3.3 仿真模型参数的确定
• 4.4 液压泵实验台液压系统仿真结果分析
• 4.4.1 系统加载仿真结果及曲线分析
• 4.4.2 系统压力脉动仿真结果及曲线分析
• 4.4.3 系统冲击试验仿真结果及曲线分析
• 4.4.4 仿真试验的结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 功率回收式液压泵试验系统实验与分析
• 5.1 实验目的及内容
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验内容
• 5.2 实验平台的搭建
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 实验台的搭建
• 5.3 实验步骤及结果分析
• 5.3.1 变被试液压泵转速实验及结果分析
• 5.3.2 变补油泵转速实验及结果分析
• 5.3.3 功率回收效率测试实验及结果分析
• 5.3.4 被试液压泵容积效率测试实验及结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果