【摘 要】
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水液压技术是节能环保型传动技术,具有清洁、环保、安全、廉价、节能、无污染等优点。水液压泵是水液压系统的动力源。柱塞泵由于功率密度大,容积效率高等优点,广泛应用于舰船机电等中高压机电设备中。但是,由于船舶舱底及潜艇内部空间有限,泵的运转会造成大的机械振动和噪声,再加上螺旋桨噪声、水动力噪声,一方面影响潜艇、船舶的水声通信,另一方面也影响船员的工作生活。为了实现柱塞泵的小体积、减重、低振动、低噪声、智
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水液压技术是节能环保型传动技术,具有清洁、环保、安全、廉价、节能、无污染等优点。水液压泵是水液压系统的动力源。柱塞泵由于功率密度大,容积效率高等优点,广泛应用于舰船机电等中高压机电设备中。但是,由于船舶舱底及潜艇内部空间有限,泵的运转会造成大的机械振动和噪声,再加上螺旋桨噪声、水动力噪声,一方面影响潜艇、船舶的水声通信,另一方面也影响船员的工作生活。为了实现柱塞泵的小体积、减重、低振动、低噪声、智能控制的目标,本文提出了一种由电静液作动器(Electrohydraulic Actuator,EHA)作为运动单元直接驱动水压柱塞泵技术方案。该柱塞泵由电静液作动器直接驱动水压柱塞往复运动,省去了中间运动转换装置,使系统的传动结构更加精简,为高效、集成、超静低振动的舰船用泵带来了新思路,拓展了电静液作动器技术的应用场合。使得电静液作动器驱动水压柱塞泵在舰艇船舶、深海勘探、细水雾消防灭火等领域具有更加广泛的应用前景。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)基于EHA驱动水压柱塞泵单元工作原理,建立了系统目标参数模型,对关键零部件参数进行设计优化研究。基于最优化结构参数研究,构建EHA驱动水压柱塞泵虚拟样机模型。(2)通过ANSYS软件完成了对关键零部件的结构力学特性的有限元分析,对系统结构进行模态振型等动力学分析。通过系统仿真分析,得到影响EHA驱动水压柱塞泵单元系统动态特性的主要因素,并进行相关机械结构优化。通过AMEsim软件对系统建立仿真模型,分析柱塞泵系统压力以及流量特性。(3)完成了电静液作动器控制系统软件和硬件的设计。通过分析电静液作动器工作原理,推导出电静液作动器的数学模型,建立基于Matlab/simulink的电静液作动器伺服控制系统仿真模型,对比分析单环PID和多环PID控制方法的优劣性。(4)完成了EHA驱动水压柱塞泵的样机研制和试验系统的搭建工作,制定了样机试验测试方案。通过加载流量试验和振动噪声测试,得到EHA驱动水压柱塞泵单元的不同负载下的输出流量、输出压力、噪声等性能参数,验证了EHA驱动水压柱塞泵的可行性。
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