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船舶舵机液压系统的仿真研究

董浩然  
【摘要】: 舵机作为船舶航向的控制设备,其性能好坏对船舶航行的安全有着重要的影响。液压舵机在船舶上应用最广泛。传统的舵机系统性能试验是在船舶初次试航前,或在船坞修理后进行,成本高、周期长。本文以学院实验室内船舶舵机液压系统的实体为对象,通过建立机液一体的仿真模型,将仿真技术引入船舶舵机液压系统,目的是减少液压舵机系统的性能试验成本,进行系统性能预测和方案优化,其研究对复杂系统的仿真具有重要意义。 采用机电液一体化以及计算机技术相结合进行液压系统仿真是液压技术的发展趋势。本文采用仿真软件EASY5和ADAMS,对船舶舵机液压系统进行的联合仿真研究把船舶舵机液压系统性能和机械性能结合了起来,通过数据实时交互传输实现系统动力与运动的即时动态仿真,与试验相比的误差率小,可直观地预测舵机的性能。本论文研究内容包括: 1在对船舶舵机液压系统组成及功能深入了解的基础上,分别通过软件EASY5和软件ADAMS平台建立系统液压元件和机械构件的仿真模型,通过参数设置实现系统仿真模型的基本功能。 在EASY5中,用变量泵和三位四通阀的结合建立双向变量泵的模型,用一个单杆双作用液压缸来模拟转舵缸,同时对相应的元件加上控制,最终实现其在液压方面的功能。通过软件CAXA按实际尺寸建立舵机三维模型后再导入到ADAMS中建立舵机的实体结构模型。 2结合舵机的实际性能,以及仿真软件EASY5及ADAMS在建模中的各自优势,成功地实现其联合仿真及在液压与机械方面之间系统数据的实时传输,实现了流体动力与机械结构件之间的运动学、动力学有机联系。 3完成船舶舵机液压系统的联合仿真,结合实际舵机的性能试验来对仿真结果进行比较,得到仿真结果与试验效果相吻合,从而验证建模是准确的。 通过做舵机空载和加载试验,测得所要设置的参数,如:泵的转速和每转排量,以及安全阀的开启压力等,把试验中加载缸上的压力换算成力的函数,作用在ADAMS中的模块上来实现仿真,最后结合试验结果进行对比来验证仿真建模的正确性。 本论文对船舶舵机建立了机液联合仿真模型,并通过了试验结果的验证,其仿真结果可为在计算机上做船舶舵机液压系统性能仿真试验提供新的研究途径,该研究方法可以推广到其它工程液压系统的仿真研究。


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