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船用张紧器系统动态建模与仿真研究

江峰  
【摘要】:张紧器系统是与铺管船配套的关键设备,其动态行为直接影响整个海上铺管作业,但是有关张紧器系统的动态研究却很少。本文结合大连理工大学完成的胜利油田滩海铺管船张紧器项目,针对张紧器系统工作在恶劣滩海环境的实际情况,应用功率键合图和Matlab/Simulink对张紧器系统的动态行为特征进行分析研究。本文主要完成了以下几个方面的工作: 对张紧器系统的总体设计进行了分析研究,详细的探讨了整个张紧器系统结构、功能和液压系统的工作原理。 在对张紧器各子系统工作特性研究的基础上,利用键合图建模技术建立了变量泵、蓄能器、低速大扭矩马达和溢流阀等子系统的动态数学模型。同时根据各子系统相互作用关系建立了张紧器系统的动态数学模型。 利用Matlab/Simulink分析研究了张紧器各主要子系统的动态运动规律及其结构参数对各子系统的影响作用。在此基础上,完成了张紧器系统动态仿真,并系统深入的研究了蓄能器、溢流阀等主要元部件、参数、负载状况对张紧器动态工作特性的影响规律。通过对仿真结果的分析比较,证实了各子系统和张紧器系统动态模型的有效性。另外,以Matlab/Simulink为开发环境,设计并开发出一套可进行图形化、参数化仿真的液压元件库。 本文成功的实现了张紧器系统的动态建模与仿真,其研究成果为指导张紧器系统的改进、优化和再设计工作奠定了良好的理论基础,具有广泛的应用前景。


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