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《太原理工大学》 2010年
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液压波动激振机理及实验研究

廉红珍  
【摘要】: 随着液压振动技术和振动利用工程的发展,液压振动机械的开发和应用以及液压激振本质规律的探寻依然是有关人员关注的重要课题。激振源是液压振动机械的灵魂所在,开发新型液压激励源,研究相关激振机理,揭示液压激振的本质规律是本课题的目的。 本论文从液压波动的角度出发,在分析大量文献资料的基础上,综合液压振动技术和交流液压技术的有关论述以及课题组多年来的研究成果和实践经验,提出了基于液压波动的液压激振方式的分类。这种分类方法有助于对液压激振本质规律的理解。同时,提出了利用水锤波动激振的新型液压激振方式。文中重点研究由激波器和液压缸组成的激波式液压激振方式的激振机理。根据激波器和液压缸的连接方式,将激波式液压激振系统分为正接液压激振系统、反接液压激振系统和串接液压激振系统。串接液压激振系统是利用激波器在液压管路中产生的水锤(有压瞬变流)能量进行激振的,因而称为水锤波动激振系统。论文从以下几个方面进行研究: 1.在分析国内外液压激振的发展状况以及理论研究现状的基础上,提出从液压波动的角度对液压激振方式进行分类,分为流量波动引起的液压激振方式和压力波动引起的液压激振方式。 2.研究液压激振系统的流量参数、压力参数、功率参数以及系统主要元件(激波器,液压缸)结构参数的设计原则,得出激波器全开口时的通流量须满足激振液压缸为满足振动工况需要的最大瞬时流量。 3.根据液压激振系统功率流向交替变化、时变性强的特点,提出三控制参数的液压激振系统的功率键合图,增强了以状态方程组表达的数学模型的物理意义。根据不同的考虑因素建立了基于功率键合图和Matlab/SiInulink的激波式液压激振系统的通用数学模型,结合模拟振动筛的系统参数对激波式液压激振系统进行数字仿真试验,验证了通用数学模型,为液压激振系统的动态设计提供了理论基础和技术途径。 4.通过对激波式正接液压激振系统激振机理的理论研究,采用状态空间法建立了液压激振系统的状态空间模型;通过在模拟振动筛上的试验研究,揭示了液压缸两液腔的压力波动规律。其激振频率受激波器的控制,在一定范围内由变频器无级调节。 5.提出并构建了激波式反接液压激振系统,通过理论分析和砌块成型机上的试验研究,得到了液压缸液腔的压力波动规律以及振动台面的振幅、速度、加速度的时域曲线和频谱图,揭示了激波式反接液压激振系统的激振机理,证明了此激振方式能够产生可控的周期性压力波以产生激振力。实验结果为激振系统的设计提供了重要依据。 6.提出水锤波动激振的液压波动激振方法,搭建了液压水锤波动激振系统。运用键合图理论建立了系统的数学模型,并利用计算机仿真技术对系统的动特性进行仿真分析。通过水锤波动激振系统的实验研究,得到了水锤波动激振系统中压力随时间的周期性变化规律;通过对实验结果的频域分析,证明了其压力波动频率受激波器的控制。同时实验证明本系统能够提供可控可调的周期性液压水锤波作为激振力的可行性。进行了单点激振和多点激振的水锤激波器结构参数的理论设计研究;论述了液压水锤波动激振机理,为液压振动机械的应用提供了新的途径。 液压波动激振机理的研究和试验,对液压振动机械新产品的开发和应用具有重要的学术价值和理论指导作用,对振动利用工程的发展和“十一五"提出的走节约能源资源发展战略有着十分重要的意义。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH137.1

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