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《武汉理工大学》 2011年
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船用多液动蝶阀启闭控制液压系统研究

夏宏杰  
【摘要】:船用多液动蝶阀启闭控制液压系统是各类船舶中的重要关键设备,其作用是通过液压系统中的液压执行器对液动蝶阀的启闭控制来实现管道的通断,达到使管道中诸如压载水、日用燃油及消防水等流体介质得到合理调配的目的,从而为船舶的姿态平衡、设备的正常运行及消防安全提供保障。由于目前船舶所用液动蝶阀启闭控制液压系统的功能相对简单、可靠性及安全性不高,也缺少深入的理论分析,因此,有必要对船用多液动蝶阀启闭控制液压系统进行研究,解决系统研究过程中所涉及的关键技术,达到为我国各类船舶中液动蝶阀启闭控制液压系统的的研发提供可靠的理论和设计依据的目的。 本文针对船舶所用液动蝶阀数量多、液压管道长等特点,设计出了一台以水基难燃液压液为液压介质的多液动蝶阀启闭控制液压系统,并搭建了该系统的试验平台。在系统设计中,采用冗余设计方法,利用两台互为备用的液压泵组分别控制部分液动蝶阀,在每台液压泵组排液管道上设置限流切断阀,通过电磁阀组等部件的耦合控制,解决了各液动蝶阀在诸如系统中某些部件出现故障等紧急状态下的交互控制问题。 提出了一种长液压管道压力损失较为精确的理论计算方法。在充分考虑液压液在长液压管道中流动时摩擦生热、管壁散热与内能关系的基础上,采用热平衡方程及伯努利方程等建立了长液压管道压力损失的数学模型;并在多种环境温度及液箱内液温条件下,对上述数学模型进行了数值仿真和试验验证。该理论计算方法对液压系统的设计与性能分析具有重要的实用价值。 结合所设计的液压系统,对多液动蝶阀在启闭过程中转动角速度的变化规律、角速度误差、启闭时间及其影响因素进行了仿真分析和试验研究。结果表明,各液动蝶阀转动角速度的变化规律与其负载特性有关;其转动角速度误差及启闭时间受液箱内的液温及环境温度的影响较大。上述仿真方法及试验结果可为船舶中各液动蝶阀启闭控制策略的制定提供理论和试验依据。 通常,某些液压执行器与液动蝶阀相连接的液压管道长,在液压系统维护过程中要涉及管道内液压液的吹除问题。本文根据气—液两相流等相关理论,采用微分时间单元法,建立了管道中气—液两相流的数学模型,采用仿真分析得出了管道内液压液的吹除量与吹气压力及吹除时间的关系;并通过试验对上述仿真结果进行了验证。所得到的结果可为液压系统的维护与管理提供参考依据。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U664.58

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