液压泵动态性能测试与EASY5仿真研究

论文摘要

液压泵是液压系统的动力元件,作为液压系统的心脏,它的性能好坏对液压系统稳定性有重要的影响。因此,液压泵动态性能研究对液压系统动态性能研究具有重要的实际意义。传统的液压泵测试现场必须有操作人员对整个测试过程进行监控,噪声污染是一个比较突出的问题,它严重地影响着现场操作人员的身心健康,如何在不影响操作人员健康的基础上高质量地完成液压泵的性能测试,是一个急待解决的问题。采用机电液一体化以及与计算机技术相结合进行液压元件性能研究是液压技术的发展趋势,对改善试验测试环境、预测元件性能、进行整体分析和评估、缩短设计周期以及提高系统稳定起着重要作用。本课题结合福建省重大专项“工程机械液压系统动态性能试验测试平台的研发”进行液压泵动态性能测试与EASY5仿真研究。本文通过液压泵在系统中的作用,对液压泵动态性能试验中需要测量的参数,如液压泵的压力、流量、转速、转矩等参量,以及测试点与可能误差进行分析,结合实际物理模型,确定了试验测试方案——压力、流量、转速、转矩试验。通过现场试验,得到液压泵在不同输入转速条件下的动态性能数据,分析了电机转速、油箱位置、加载电压对液压泵动态性能的影响以及液压泵的压力、流量的动态变化对液压系统的影响。本课题采用传递函数法,运用EASY5建立比例溢流阀、PID压力控制器和放大器的仿真模型,完成对物理试验系统的液压泵动态性能测试系统的仿真建模,并进行了仿真试验。根据试验结果,分析产生误差的原因,验证并修改所建立的模型,使仿真模型达到可靠,并初步得到液压泵最优的工作性能,为液压泵的设计及改进提供改进建议,提出系统的优化方案。通过研究得到不同加载电压下液压泵出油口流量、压力以及效率的试验与仿真数据基本一致,实现液压泵动态性能测试系统的仿真模型具有一定实用效果。本文以工程机械液压系统性能试验台的转向系统为物理模型,研究为该工程机械液压系统试验台的性能研究提供了新的研究手段、数据支持以及模型借鉴的作用。本文采用的仿真软件EASY5表明液压系统仿真研究方法具有很好的适用性,可推广至船舶工程、航空航天、汽车等领域的液压系统或元件的测试与性能研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的来源、研究目的及研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究目的
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 国内外液压泵性能测试技术与仿真技术研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外液压泵性能测试技术的研究现状与发展趋势
• 1.2.1.1 国内外液压泵性能测试技术的研究现状
• 1.2.1.2 液压泵性能测试技术的发展趋势
• 1.2.2 国内外液压泵性能仿真技术的研究现状
• 1.2.3 液压仿真存在的几个重要问题
• 1.2.4 液压仿真技术的发展趋势
• 1.3 本课题的主要研究内容及技术路线
• 第二章 液压泵动态性能测试系统原理
• 2.1 液压泵性能试验及比较
• 2.1.1 液压泵静态性能试验
• 2.1.2 液压泵动态性能试验
• 2.1.3 液压泵静、动态试验的比较
• 2.1.4 液压泵动态性能试验的项目
• 2.2 液压泵动态性能试验测试参数的确定及试验方法
• 2.2.1 液压泵的主要性能参数
• 2.2.2 液压泵常用的计算公式
• 2.3 液压泵性能测试系统的硬件
• 2.3.1 液压泵的工作原理
• 2.3.2 被试泵拖动装置
• 2.3.3 转速转矩仪器仪表
• 2.3.4 液压泵加载
• 2.3.5 压力表、压力传感器
• 2.3.6 流量计
• 2.3.7 数据采集设备
• 2.4 试验状态控制和参数的同时测量
• 2.4.1 试验状态控制
• 2.4.2 参数的同时测量
• 2.5 本章小结
• 第三章 液压泵动态性能测试研究
• 3.1 液压泵的试验条件
• 3.1.1 稳态、瞬态工况
• 3.1.2 测量准确度
• 3.2 液压泵动态性能测试
• 3.2.1 压力、流量、转速、转矩试验
• 3.2.1.1 空载动态试验
• 3.2.1.2 加载动态试验
• 3.3 系统工况条件对液压泵动态性能的影响分析
• 3.3.1 油箱位置的影响
• 3.3.2 变频电机转速的影响
• 3.3.2.1 空载时变频电机转速的影响
• 3.3.2.2 加载时变频电机转速的影响
• 3.3.3 加载电压的影响
• 3.3.3.1 加载电压对液压泵容积效率的影响
• 3.3.3.2 加载电压对液压泵机械效率的影响
• 3.3.3.3 加载电压对液压泵总效率的影响
• 3.4 液压泵性能的动态变化对系统的影响分析
• 3.4.1 压力变化的影响
• 3.4.2 流量变化的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 液压泵动态性能仿真研究
• 4.1 仿真建模
• 4.1.1 仿真软件简介
• 4.1.1.1 软件特点
• 4.1.1.2 软件功能描述
• 4.1.2 元件及子系统建模
• 4.1.2.1 传递函数与方框图
• 4.1.2.2 插装阀
• 4.1.2.3 比例溢流阀
• 4.1.2.4 PID 控制器
• 4.1.2.5 放大器
• 4.1.3 元件及子系统仿真
• 4.1.3.1 电液比例溢流阀仿真
• 4.1.3.2 PID 压力控制系统仿真
• 4.1.4 液压泵动态性能测试系统建模
• 4.1.4.1 液压泵动态性能测试系统物理模型
• 4.1.4.2 液压泵动态性能测试系统的仿真模型
• 4.2 仿真及结果分析
• 4.2.1 液压泵动态性能仿真
• 4.2.1.1 电机转速对液压泵动能性能的影响
• 4.2.1.2 加载电压对液压泵动态性能的影响
• 4.2.2 时域分析
• 4.2.3 频域分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 液压泵动态性能测试与仿真结果对比研究
• 5.1 测试与仿真结果比较
• 5.2 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的学术论文