基于多负载的液压系统动力单元节能研究

作     者：尹晓倩 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯志君

授予年度：2020年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：节能 液压系统 动力单元 轧机 AMESim仿真 

摘      要：随着全球能源的日益紧张,节能降耗早已变成人类的共识。一般的液压系统常常采用定量泵来驱动阀控系统,使得系统效率较低,大部分都不到40%,主要原因在于系统的溢流和节流损失。另外,采用变量泵驱动的泵控系统,虽然没有了溢流损失,效率有所提升,但是调速的精度有所降低,而要实现系统的工作需求,就必须增加阀控调节系统速度,使得整机的效率被降低。为了进一步地达到动力单元部分的输出压力流量跟负载执行元件的需求相匹配,越来越多的企业工厂利用变频技术伺服电机驱动定量泵的方案,这种方案现发展为近年来先进的高性能节能系统。本文对多负载的液压系统动力单元节能进行了较为详尽的研究,并将研究结果运用到了1700mm冷连轧机液压辅助系统,主要工作内容如下:(1)通过大量文献资料阅读进行多负载液压系统的节能发展分析,得出了几种应用较广泛的节能方案。对普通多负载的能耗分析建立前期系统的数学模型,并分析了其工作原理,给出了三种典型的多负载液压系统,并建立了其相应的系统效率数学模型。(2)根据流体力学及液压传动基本原理,给出了恒压定量泵、负载敏感泵和伺服电机泵控系统三种动力单元的数学模型,并进行详细仿真模块参数之间的关系计算的参数设置,为后续的动态仿真研究提供了理论基础。(3)利用液压仿真软件AMESim,建立上述三种方案的仿真模型,分别对多个定负载、多个变负载以及混合负载三类液压系统进行了仿真研究,对系统能耗及效率的变化情况进行了对比分析,结果显示伺服泵控式的液压动力单元节能方案效果最优。(4)通过前期对文献的查阅以及工厂参考资料数据的利用,可进一步对具体的1700mm轧机辅助液压系统的能耗情况进行了仿真分析,将数据应用于系统各模块的参数设置和关系计算中,实际验证了前节提出的方案三中的动力单元方案的有效性。(5)运用了PID控制的伺服电机技术并建模,对节能型多负载轧机液压辅助系统进行了设计优化。之后还通过仿真研究了油泵口至阀段的管道长度对系统的响应速度和能耗方面等参数的影响,以此改善液压系统的工作性能,为提高液压系统执行机构的高效稳定性给予参考。