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大型舰船甲板车辆液压行驶系统的研究

作　者: 毛毳
导　师: 李守成
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 甲板车辆静压传动功率匹配 DA控制 AMESim系统仿真
分类号: U664.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文对大型舰船甲板车辆液压行驶系统进行了研究。首先,根据甲板车辆的性能指标,完成了车辆行驶功能的实现方案和车辆液压系统总体布置设计。通过对柴油发动机外特性、泵控马达系统和变量泵DA控制原理的研究,为甲板车辆液压行驶系统建模提供了理论依据。其次,通过甲板车辆液压行走系统的动力匹配和校核工作,完成了发动机、行走泵、行走马达等主要部件的选型,对行走系统的工作性能进行验算。同时,这部分工作也为液压系统建模提供了参数依据。然后,根据相关理论,完成了柴油发动机、DA控制系统和基于底盘等效负载的静液压回路系统的建模仿真工作。虽然,从负载运转情况上看,液压行驶系统工作正常,但分析液压系统发现,DA控制系统因受到泵马达环节动态影响,造成马达工作压力波动,干扰了液压行驶系统分析。因此改进了DA阀模型,引入变量机构液压缸动态数学模型解决了干扰问题。最后,通过建立车辆底盘模型和上装系统模型,利用甲板车辆整车性能仿真的方法,得到了车辆加速、制动、爬坡性能和多系统协同工作性能的仿真结果。结果说明这套液压行驶系统满足设计指标,多系统间能合理协同工作,且发动机有一定的后备功率应对海况负载影响。但是,由于行驶系统工作压力建立需要时间,车辆坡道起步会少许溜车,甲板上工作需要配合制动起步。同时行驶系统在负载变化大时,工作压力冲击大、稳态前马达输出来回波动,行走不稳定。在建立HA控制的变量马达模型,仿真结果显示该模型能够改善行走系统工作压力波动问题,增强甲板车辆的海况适应能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景和研究意义  8
  1.2 静压传动技术概况  8-11
    1.2.1 车辆静液压传动技术国内外应用情况  8-9
    1.2.2 静压传动匹配控制技术发展  9-11
    1.2.3 静压匹配控制技术国内外研究现状  11
  1.3 课题研究主要内容  11-13
2 甲板车辆液压系统总体设计及理论研究  13-35
  2.1 甲板车辆液压系统总体设计  13-20
    2.1.1 甲板车辆液压系统设计思路  13-14
    2.1.2 甲板车辆设计指标及液压系统组成  14-15
    2.1.3 甲板车辆行驶系统功能实现及系统布置  15-20
  2.2 发动机的调速分析  20-22
    2.2.1 发动机调速器功能  20-21
    2.2.2 油门的调节  21-22
  2.3 泵控马达系统  22-31
    2.3.1 变量泵数学模型  23-25
    2.3.2 泵马达环节的系统数学模型  25-28
    2.3.3 泵控马达系统的理想调速特性  28-31
  2.4 变量泵的DA阀控制  31-34
    2.4.1 DA阀的工作原理  32-33
    2.4.2 DA阀节流口的设计  33-34
  2.5 本章小结  34-35
3 甲板车辆行走系统匹配与计算  35-48
  3.1 发动机功率的确定  35-38
    3.1.1 行走系统功率计算  35-37
    3.1.2 上装系统功率计算  37-38
    3.1.3 发动机的选型和校核要求  38
  3.2 液压传动系统设计计算  38-40
    3.2.1 马达排量的确定  38-39
    3.2.2 液压泵排量的确定  39-40
    3.2.3 变量马达最小排量的确定  40
  3.3 液压传动系统校核  40-41
    3.3.1 泵的校核  40
    3.3.2 马达的校核  40-41
  3.4 系统主要元件参数匹配及选型  41-43
  3.5 液压传动甲板车辆整车工作性能验算  43-47
    3.5.1 平直路面行驶系统性能验算  43-44
    3.5.2 爬坡行驶性能验算  44-45
    3.5.3 制动性能验算  45-46
    3.5.4 上装系统性能验算  46-47
  3.6 本章小结  47-48
4 基于等效负载的行驶静压传动系统建模与仿真研究  48-64
  4.1 基于底盘等效负载的静压传动系统建模  49-54
    4.1.1 柴油发动机模型的建立  49-50
    4.1.2 DA控制变量泵模型的建立  50-51
    4.1.3 静压传动回路部分模型的建立  51-52
    4.1.4 车辆等效负载模型的建立  52-54
  4.2 基于底盘等效负载的静压传动系统仿真分析  54-63
    4.2.1 马达工作性能分析  54-56
    4.2.2 DA控制变量泵模型的分析  56-58
    4.2.3 DA阀仿真模型的改进  58-61
    4.2.4 泵马达调速特性分析  61-63
  4.3 本章小结  63-64
5 甲板车辆整车性能仿真研究  64-81
  5.1 车辆底盘模型的建立  64-68
    5.1.1 底盘模型的建立  64-66
    5.1.2 轮胎与路面模型  66-68
  5.2 上装系统建模  68-72
    5.2.1 PID控制在上装系统的应用  68-69
    5.2.2 控制参数整定上装系统模型的建立  69-72
  5.3 基于车辆底盘模型的车辆性能分析  72-76
    5.3.1 车辆起步-制动系统性能分析  72-74
    5.3.2 爬坡性能仿真分析  74-76
  5.4 多系统协同工作下行驶系统性能分析  76-78
    5.4.1 上装系统工作性能分析  76-77
    5.4.2 上装对行驶系统影响  77-78
  5.5 行走系统的改进方案与仿真分析  78-80
  5.6 本章小结  80-81
6 结论与展望  81-83
  6.1 结论  81-82
  6.2 后续研究方向  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-87
附录  87

大型舰船甲板车辆液压行驶系统的研究

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