机电液集成数字液压缸的设计与研究

论文摘要

随着科学技术的高速发展,现代化设备对控制的精度和速度的要求越来越高,模拟技术已不能满足社会发展需要,逐渐被数字技术取代。在液压控制领域中,液压数字产品近些年的应用研究领域大放异彩,数字阀、数字缸和数字化系统在国内外的研究应用中越来越广泛。通过分析研究国内外数字液压缸,本文提出一种新型的机电液集成控制的数字液压缸,该数字缸以高速开关阀做为逻辑锥阀的先导控制阀,在控制器的作用下,向高速开关阀(数字阀)发送一定调制率的PWM信号,来控制锥阀的流量和压力,从而实现对液压缸的运动控制,这种控制方式弥补了高速开关阀输出流量小的缺点。在液压缸结构上通过在活塞杆中嵌入磁伸缩式传感器,实时反馈活塞速度或位移给控制器,来调节PWM信号的脉冲宽度以驱动高速开关阀,实现对液压缸的精确控制。论文针对这种新型机电液集成数字液压缸,通过液压仿真软件AMESIM对其进行系统仿真分析,验证了这种数字液压缸驱动方案的可行性,并对其施以合适的控制策略,可以实现较高的控制精度,可以满足高压、大流量的液压驱动要求。其次对这种新型数字缸的控制电路进行设计,主要包括信号的检测、高速开关阀的驱动和参数的设置和显示电路。最后对这种新型数字缸进行了结构设计和校核,将液压缸、检测元件与液压阀集成于一体,构成机电液集成控制的数字缸系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字化技术与数字液压缸
• 1.2 国内外数字液压缸的现状
• 1.3 数字液压缸的应用
• 1.4 选题的目的及主要内容
• 第二章 机电液集成内馈式数字缸的总体设计方案
• 2.1 数字油缸的常见形式
• 2.1.1 内驱内部间接反馈式数字缸
• 2.1.2 螺旋槽式数字缸
• 2.2 机电液体集成内馈式数字缸的总体方案确定
• 2.3 设计要求
• 2.4 机电液集成内馈式数字缸主要元器件简介
• 2.4.1 高速开关阀
• 2.4.2 逻辑锥阀
• 2.4.3 磁伸缩式传感器
• 2.5 本章小结
• 第三章 机电液集成内馈式数字缸的动态建模与仿真
• 3.1 AMESIM简介
• 3.2 高速开关阀的数学建模分析
• 3.3 锥阀的数学建模分析
• 3.4 以高速开关阀为逻辑锥阀先导阀的数学模型建立及分析
• 3.5 基于PID的高速开关阀为逻辑锥阀先导阀的闭环控制性能分析
• 3.6 机电液集成数字缸系统仿真分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 机电液集成内馈式数字油缸的结构设计与计算
• 4.1 数字缸的结构设计与计算
• 4.1.1 液压缸大径的计算
• 4.1.2 按强度要求来计算活塞杆直径
• 4.1.3 液压缸活塞行程
• 4.1.4 缸体壁厚的计算
• 4.1.5 缸体外径的计算
• 4.1.6 液压缸油口直径的计算
• 4.1.7 缸底厚度计算
• 4.2 数字缸的校核
• 4.2.1 前后端盖螺纹强度校核
• 4.2.2 活塞杆稳定性验算
• 4.3 集成块设计计算
• 4.3.1 集成块简介
• 4.3.2 集成块的设计要点
• 4.4 数字缸的结构设计
• 4.4.1 液压缸
• 4.4.2 活塞、活塞杆
• 4.4.3 前后端盖
• 4.4.4 插装阀块和盖板
• 4.5 本章小结
• 第五章 机电液集成内馈式数字缸驱动电路
• 5.1 总驱动方案的确定和驱动要求
• 5.2 主要元器件型号简介
• 5.2.1 EM78P458/EM78P459型单片机简介
• 5.2.2 触摸屏
• 5.3 高速开关阀的驱动电路
• 5.4 电源电路的设计
• 5.5 单片机与触摸屏通讯电路
• 5.6 程序设计流程图
• 5.7 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ 机电液压集成数字缸的装配图
• 附录Ⅱ 电路原理图
• 附录Ⅲ 硕士期间发表的论文
• 致谢