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基于功率回收的滚珠丝杠寿命试验台液压系统仿真分析

作　者: 朱川川
导　师: 高殿荣
学　校: 燕山大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 滚珠丝杠寿命试验台 液压元件建模 油源压力控制 加载系统 功率回收
分类号: TH137
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文研究重载滚珠丝杠寿命试验台液压系统，主要对转速控制系统、转速控制系统油源压力控制和加载系统回油功率进行分析。要求转速控制系统转速满足实验要求的同时保证在将加载系统高压回油回收至转速控制系统油源的条件下油源压力稳定。首先分析转速控制系统。转速控制系统采用阀控马达液压系统，这样虽然伺服阀阀口压降导致的功率损失和发热不可避免，但是通过将对滚珠丝杠进行轴向加载的加载系统回油引入伺服阀油源可以有效对加载系统回油进行功率回收。运用Matlab/Simulink对转速控制系统进行建模和仿真分析，并利用PID控制器和滞后矫正使系统稳定并提高系统性能，使转速控制系统输出转速能够满足要求。其次对转速控制系统油源进行建模分析。借助Matlab/Simulink软件对系统中液压元件进行建模并仿真，得到可靠的仿真模型后再搭建油源系统模型。由于加载系统液压缸无杆腔回油流量与转速系统转速呈比例关系，因此对不同转速条件下油源压力进行仿真分析。最后分别在恒转速和变转速条件下对加载系统回油回收功率进行分析，分别得到实际回收流量与预计流量对比曲线、回收流量与马达负载流量对比曲线和转速控制系统消耗功率与回收油液功率对比图。得到理想的效果，验证了对加载系统高压回油进行功率回收的可行性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 滚珠丝杠副介绍  9-10
  1.2 国内外滚珠丝杠试验台研究现状  10-11
  1.3 液压系统功率回收研究现状  11-19
    1.3.1 能量回收技术在液压泵、马达试验台领域研究现状  12-14
    1.3.2 能量回收技术在液压缸试验台领域研究现状  14-16
    1.3.3 能量回收技术在其他领域研究现状  16-19
  1.4 课题研究背景及意义  19-20
  1.5 论文主要研究内容  20-21
第2章 滚珠丝杠寿命试验台介绍  21-29
  2.1 试验台用途和组成  21-22
  2.2 试验台技术参数  22
  2.3 试验台机械系统方案  22-24
  2.4 试验台液压系统  24-27
  2.5 试验台数据采集系统  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 转速控制系统  29-38
  3.1 阀控马达速度控制系统组成  29
  3.2 伺服阀流量方程的建立  29-31
  3.3 液压马达数学模型的建立  31-32
  3.4 阀控马达控制系统仿真  32-37
    3.4.1 液压马达传递函数的确定  32-33
    3.4.2 伺服阀传递函数的确定  33-34
    3.4.3 未校正的速度控制系统仿真  34-35
    3.4.4 加校正的速度控制系统仿真  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 油源系统的数学模型  38-53
  4.1 功率回收油源系统系统介绍  38
  4.2 恒压变量泵的原理及建模  38-43
    4.2.1 恒压变量泵介绍  38-39
    4.2.2 恒压变量泵数学建模  39-41
    4.2.3 恒压变量泵仿真分析  41-43
  4.3 蓄能器的原理及应用  43-47
    4.3.1 蓄能器的原理  43-44
    4.3.2 辅助动力源用蓄能器的应用  44-45
    4.3.3 蓄能器参数计算  45-47
  4.4 先导顺序阀原理及建模  47-52
    4.4.1 先导顺序阀原理  47-48
    4.4.2 先导顺序阀建模  48-51
    4.4.3 顺序阀仿真分析  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章 油源系统及回油功率回收仿真分析  53-62
  5.1 油源系统仿真分析  53-56
    5.1.1 不同恒转速对于油源压力影响的仿真分析  54-55
    5.1.2 不同频率变转速对于油源压力影响的仿真分析  55-56
  5.2 回油功率回收分析  56-61
    5.2.1 恒转速下回油功率回收仿真分析  57-59
    5.2.2 变转速下回油功率回收仿真分析  59-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-68
附录  68-72
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  72-73
致谢  73-74
作者简介  74

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 液压传动
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