液压油体积弹性模量在线检测装置设计及研究

论文摘要

在液压系统和液压元件的动态研究中,油液的体积弹性模量直接影响固有频率和阻尼比,即系统的稳定性和动态品质,准确地获得油液的体积弹性模量值非常重要。论文以油液的体积弹性模量检测装置为研究对象,分析了以往测量装置的缺陷之后,为某大型六自由度实验平台液压油源系统设计了油液体积弹性模量在线检测装置,并结合了进行油液体积弹性模量研究的需要。该装置可以在线、自动、高重复测量精度、多功能地对油液体积弹性模量进行检测。论文采用理论分析计算、计算机仿真和实验验证相结合的方法,对该检测装置完成了其原理设计、结构设计、液压系统及控制系统的设计,进行了误差分析、有限元仿真和液压系统仿真分析,通过了在实际大型液压源系统中的实验验证。对油液的体积弹性模量值与油液压力、温度、含气量的关系进行了初步实验研究。为该方面进一步的理论研究提供了重要的参考。本文的主要研究工作如下:第一章,介绍了油液体积弹性模量的基本理论,分析了其影响因素。阐述了常用的液压油体积弹性模量的测量方法。详细介绍了国内外关于油液体积弹性模量和其测量的研究历史和现状,阐述了项目的实际背景,提出了课题研究的意义和主要研究内容。第二章,根据弹性模量检测装置的设计要求,在对油液体积弹性模量的理论进行分析的基础上,提出了基于体积弹性模量定义的测量方案。对其进行了原理设计,说明了其设计要点。并进行了主体结构设计和液压系统设计,最后完成了检测装置的控制系统设计。第三章,通过采用理论分析计算、Pro/E有限元仿真的方法对检测装置的测量误差进行分析,得出测量误差在允许范围内。提出了降低误差的措施。使用AMESim软件建立了检测装置液压系统的仿真模型,仿真结果表明,本检测装置的结构参数、采取的测量方法、液压系统的压力流量等均设计得比较合理。第四章,介绍了油温控制子系统和抽真空除气子系统的设计,进行了检测单组实验、重复测量精度验证实验和油液参数改变的实验。结果表明,该装置可以高重复测量精度地进行弹性模量在线自动检测。油液的体积弹性模量值,随着油液压力的增大,在低压时近似为线性增大,在高压时则增大趋于平缓;随着油温的升高而减小,但不是线性变化;随着含气量的降低而显著增大。第五章,总结了本文的主要研究工作和成果,并展望了今后需进一步研究的工作和方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 油液体积弹性模量基本理论
• 1.1.1 油液体积弹性模量的概念
• 1.1.2 油液体积弹性模量影响因素分析
• 1.2 油液体积弹性模量的测量方法
• 1.3 油液体积弹性模量测量的研究历史及现状
• 1.4 课题研究的实际背景和意义
• 1.4.1 课题研究的实际背景
• 1.4.2 课题研究的意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 体积弹性模量在线检测装置的设计
• 2.1 弹性模量检测装置的设计要求
• 2.2 弹性模量检测装置的原理设计
• 2.2.1 弹性模量检测装置的工作原理
• 2.2.2 检测装置的设计要点
• 2.2.3 弹性模量检测装置的工作过程
• 2.3 检测装置主体的结构尺寸的设计
• 2.3.1 结构尺寸的设计及校核
• 2.3.2 主体结构应力有限元分析
• 2.4 弹性模量检测装置液压系统设计
• 2.4.1 检测装置液压密封件的设计
• 2.4.2 液压元件的设计选型
• 2.4.3 集成液压阀块的设计
• 2.5 检测装置控制系统设计
• 2.5.1 弹性模量检测控制流程
• 2.5.2 检测装置控制系统硬件架构
• 2.5.3 检测装置人机界面的开发
• 2.5.4 弹性模量检测程序的开发
• 2.6 本章小结
• 第3章 检测装置液压系统仿真及误差分析
• 3.1 检测装置误差分析
• 3.1.1 测试腔和活塞杆应变有限元分析
• 3.1.2 测量误差的分析计算
• 3.2 装置采取的降低误差的措施
• 3.3 检测装置液压系统仿真分析
• 3.3.1 仿真模型的建立
• 3.3.2 仿真参数的设置
• 3.3.3 仿真结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 弹性模量检测装置的实验研究
• 4.1 实验装置辅助系统设计
• 4.1.1 油液温度控制子系统设计
• 4.1.2 油液抽真空除气子系统设计
• 4.2 弹性模量装置检测实验
• 4.2.1 实验目的和原理
• 4.2.2 实验软硬件设备
• 4.2.3 单组实验的过程和结果
• 4.2.4 重复测量精度验证实验的过程和结果
• 4.2.5 油液参数改变的实验过程和结果
• 4.2.6 实验总结
• 4.3 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的科研成果
• 致谢