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Modelica/MWorks的盾构液压推进系统建模与仿真

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机械设计与制造 2021年第4期 215-218页

作者：秦东晨周鹏张强李帅远郑州大学机械工程学院河南郑州450001

盾构推进系实现了盾构机的前进及转弯功能。针对盾构推进系统的结构特点,对系统中的各元器件进行原理结构分析并建立数学模型。基于Modelica语言在多领域仿真平台MWorks中建立推进系统动态特性分析的通用模型组件库,对推进系统的仿真模... 详细信息

盾构推进系实现了盾构机的前进及转弯功能。针对盾构推进系统的结构特点,对系统中的各元器件进行原理结构分析并建立数学模型。基于Modelica语言在多领域仿真平台MWorks中建立推进系统动态特性分析的通用模型组件库,对推进系统的仿真模型进行动态特性分析。分析结果表明,换向过程中系统压力出现突变,系统震荡加剧,不利于系统的稳定;而系统中流量的波动变化较小,对系统稳定性影响较弱;减小压力波动对实现系统稳定意义重大。该模型符合盾构机在实际工况下推进系统的工作特性,在模型中能获得时域范围内系统的压力和流量脉动情况。

关键词： Modelica MWorks 液压推进建模仿真脉动特性

基于AMESim-Simulink的船舶液压推进系统仿真研究

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船舶工程 2015年第12期37卷 28-30页

作者：胡明华马来好杨杰陈海泉江苏海事职业技术学院南京211170 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

为理清油液体积弹性模量、管路长度和补油压力等参数对船舶液压推进系统动态特性的影响,运用AMESim软件建立了液压推进仿真模型,利用Simulink软件建立了螺旋桨负载模型,二者联合进行仿真分析。结果表明,相比于补油压力,油液体积弹性模... 详细信息

为理清油液体积弹性模量、管路长度和补油压力等参数对船舶液压推进系统动态特性的影响,运用AMESim软件建立了液压推进仿真模型,利用Simulink软件建立了螺旋桨负载模型,二者联合进行仿真分析。结果表明,相比于补油压力,油液体积弹性模量和管路长度对航速动态响应影响较大,但三者对航速的最终稳定值影响较小。因此,对于实际的船舶液压推进系统应尽量缩短管路长度,适当提高补油压力,并保证油液冷却良好。

关键词：液压推进 AMESim Simulink 联合仿真

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船舶液压推进系统螺旋桨负载转矩模拟研究

液压与气动 2015年第11期39卷 54-58,94页

作者：马来好陈海泉李文华王生海杨杰大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

针对船舶液压推进实验装置模拟加载的需要,提出一种基于液压系统的双向加载负载模拟系统。采用面向系统原理建模的LMS AMESim软件搭建船舶液压推进系统仿真模型,利用Simulink仿真工具建立船桨模型,联合二者完成了船舶液压推进负载模拟... 详细信息

针对船舶液压推进实验装置模拟加载的需要,提出一种基于液压系统的双向加载负载模拟系统。采用面向系统原理建模的LMS AMESim软件搭建船舶液压推进系统仿真模型,利用Simulink仿真工具建立船桨模型,联合二者完成了船舶液压推进负载模拟整体仿真模型,仿真结果表明液压推进负载模拟系统能够较好地模拟螺旋桨的各工况的负载转矩,为下一步搭建船舶液压推进负载模拟装置提供研究基础。

关键词：液压推进螺旋桨负载模拟联合仿真

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船舶液压推进系统调速方式与油路循环研究

舰船科学技术 2021年第6期43卷 109-111页

作者：王博郑州工业应用技术学院

液压推进方式是指将船舶柴油主机的功率转化为液压系统的压力,进而驱动船舶主轴和螺旋桨,产生前进的动力。液压推进方式传递的功率更大,同时也具有节能环保的优点,因此,研究船舶液压推进系统成为一项热点。本文研究目标是船舶液压推进... 详细信息

液压推进方式是指将船舶柴油主机的功率转化为液压系统的压力,进而驱动船舶主轴和螺旋桨,产生前进的动力。液压推进方式传递的功率更大,同时也具有节能环保的优点,因此,研究船舶液压推进系统成为一项热点。本文研究目标是船舶液压推进系统的调速与油路循环优化,剖析船舶液压推进系统的原理,建立液压推进系统的函数模型,并结合Simulink模块对液压推进系统的调速、油路循环进行了仿真分析,有助于改善传统液压推进系统的性能。

关键词：液压推进调速方式油路循环 Simulink

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吊舱式海事公务船液压推进系统

舰船科学技术 2015年第2期37卷 140-143页

作者：王成刚徐加俊张博武汉工程大学机电学院湖北武汉430205

随着船舶业的迅猛发展,大型、高速、专业船舶是发展的趋势。国内船舶推进系统研究也在不断深入,逐渐缩小与发达国家之间的差距。本文通过对国内外船舶液压推进系统的研究,根据船舶推进系统的工作原理和船舶推进系统中柴油机、液压泵、... 详细信息

随着船舶业的迅猛发展,大型、高速、专业船舶是发展的趋势。国内船舶推进系统研究也在不断深入,逐渐缩小与发达国家之间的差距。本文通过对国内外船舶液压推进系统的研究,根据船舶推进系统的工作原理和船舶推进系统中柴油机、液压泵、螺旋桨、液压马达等关键元件的选型计算,对压系统主回路、补油回路、系统过载保护回路进行设计。

关键词：吊舱式液压推进液压泵液压马达

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船舶液压推进系统设计与性能研究

船舶液压推进系统设计与性能研究

作者：白志平大连海事大学

学位级别：硕士

随着现代化船舶逐渐向高速化、大型化、专业化方向发展,传统的柴油机直接推进方式的船舶的缺点逐渐显现。我国领海辽阔,海洋资源丰富,开采这些资源需要各种性能优良、功能特殊的船舶,同时船舶作为航运业的主体,其自身性能的优劣同样会... 详细信息

随着现代化船舶逐渐向高速化、大型化、专业化方向发展,传统的柴油机直接推进方式的船舶的缺点逐渐显现。我国领海辽阔,海洋资源丰富,开采这些资源需要各种性能优良、功能特殊的船舶,同时船舶作为航运业的主体,其自身性能的优劣同样会对行业的发展造成影响。液压传动具有功率质量比大、过载安全性好等特点,将液压马达安装在可360。回转的吊舱中,利用液压马达转动驱动螺旋桨,这样就形成了吊舱式液压推进系统。吊舱式液压推进系统兼顾液压传动的优点,同时可实现矢量推进,成为新型的船舶推进方式。本文针对一艘2320t海事公务船进行液压推进系统设计。根据提供的船型参数,本文利用泰洛法对船舶阻力进行了估算,并根据阻力估算结果进行了系统的设计。在螺旋桨初步设计中,利用MATLAB编程计算得到螺旋桨最佳转速、螺距比、敞水效率,替代了常规的图谱设计法,提高了设计效率。在系统设计环节,通过计算,确定系统关键元件的性能参数,并结合REXROTH公司的产品进行了选型,绘制液压推进系统原理图。利用功率键合图理论对系统进行建模,推导系统各个子模型的状态方程,为系统仿真奠定理论基础。采用基于键合图理论的LMS AMEsim软件对系统性能进行仿真,从泵控信号、管路布置、负载等几个方面分析了外界因素对系统性能的影响。

关键词：液压推进螺旋桨初步设计功率键合图 AMESim仿真

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船舶液压推进系统设计及效率研究

船舶液压推进系统设计及效率研究

作者：魏德宝大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,随着船舶向大型化、高速化方向发展时,主机的功率也越来越大,这给主机的设计与制造带来很大困难,同时主机增大使得船舱的有效空间越来越小,多主机并联工作模式随之出现。目前有船舶推进方式主要是采用机械推进和电力推进,机械推... 详细信息

近年来,随着船舶向大型化、高速化方向发展时,主机的功率也越来越大,这给主机的设计与制造带来很大困难,同时主机增大使得船舱的有效空间越来越小,多主机并联工作模式随之出现。目前有船舶推进方式主要是采用机械推进和电力推进,机械推进方式虽然在传动效率上占有一定优势,但是其有机动性差,功率重量比小,机舱布置不合理等缺点;电力推进虽然机动性高,但是其功率重量比小,大功率调速问题没有得到解决。液压驱动因具有驱动功率大、适应重负荷、调速性和安全性好、便于集中控制、液压动力源可以一机多用等优点,因此提出船舶液压推进。船舶液压推进技术是将液压技术应用于船舶推进系统中,通过液压泵将主机(船舶柴油机)输出的机械能转变为液压油的压力能,经功率综合油路,分别驱动螺旋桨、舵机、船舶侧推装置以及其它辅助装置。本文在对船舶液压推进系统原理分析的基础上,对船舶液压推进的液压系统进行设计,从调速方式、油路循环方式、油源选择系统散热分析等方面对船舶液压推进的液压推进系统进行了分析和研究,并对泵、马达、螺旋桨、柴油机等各元件进行了选型和计算。从理论上分析了影响系统的主要参数,随后基于Matlab/Simulink对系统的动态性能进行了仿真分析。系统效率问题是船舶液压推进技术的关键问题之一,文中基于Matlab/Simulink对系统的效率进行了建模与仿真,分析了各主要参数对系统效率的影响,为系统进行改进设计提供了有力的依据。

关键词：船舶液压系统液压推进 SIMULINK 仿真分析

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船舶液压推进系统功率匹配策略仿真研究

船舶液压推进系统功率匹配策略仿真研究

作者：翁晶大连海事大学

学位级别：硕士

液压传动技术具有功率质量比大、过载安全性好、便于实现无级调速等特点,其在交通运输工程上应用十分广泛,包括工程车辆、船舶甲板机械等大多采用的是液压驱动,船舶侧推装置也有一部分采用液压驱动,然而液压驱动在船舶主推进装置上的应... 详细信息

液压传动技术具有功率质量比大、过载安全性好、便于实现无级调速等特点,其在交通运输工程上应用十分广泛,包括工程车辆、船舶甲板机械等大多采用的是液压驱动,船舶侧推装置也有一部分采用液压驱动,然而液压驱动在船舶主推进装置上的应用并未推广。但随着海洋经济的发展,在传统直接推进方式无法满足各种工程作业船舶对推进装置性能要求的背景下,船舶液压推进因在操纵性、机动性及多工况匹配性能方面的优势,将有很大的实际应用价值。本文对一艘已知船型参数的拖网渔船进行了渔船阻力计算及螺旋桨初步设计,并为其确定了由双变量泵为单台变量马达供油来驱动螺旋桨的液压推进方案。在完成系统原理图设计后,对主要元件进行了选型计算,同时提出了功率匹配的概念,并对功率匹配控制策略进行了原理分析。为了对船舶液压推进系统功率匹配策略进行验证,建立了A4VSG变量泵、A6VM变量马达、变量泵控变量马达系统的数学模型和船桨数学模型,在AMESim环境下建立了液压推进系统仿真模型,在Matlab/Simulink环境下船桨负载及控制系统的仿真模型。并在不同工况下进行了两组联合仿真分析：直接起航与分级起航对比仿真分析,以及在功率匹配策略下船舶从设计工况转换到轻载工况与重载工况的仿真分析。通过仿真分析得出了如下结论,液压推进船舶起航需采用分级起航;液压推进系统功率匹配策略能够实现船舶在不同工况下的螺旋桨负载扭矩的马大排量自适应,使液压推进系统能工作在额定压力附近,同时可保证柴油机与变量泵的工作工况更接近额定工况点,使系统保持较高的工作效率。

关键词：液压驱动功率匹配液压推进联合仿真

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船舶综合液压推进液压泵站的设计研究

船舶综合液压推进液压泵站的设计研究

作者：何连明大连海事大学

学位级别：硕士

目前,我国船舶总吨位已位居世界前列,承接新船订单量位居世界第一。船舶是船舶工业、航运业的主要载体,而主推进装置是船舶的心脏,其性能的优劣决定了整条船性能的好坏。随着船舶向高速化、专业化、安全环保方向发展,现有推进方式在机... 详细信息

目前,我国船舶总吨位已位居世界前列,承接新船订单量位居世界第一。船舶是船舶工业、航运业的主要载体,而主推进装置是船舶的心脏,其性能的优劣决定了整条船性能的好坏。随着船舶向高速化、专业化、安全环保方向发展,现有推进方式在机动性、安全可靠性以及功率重量比等方面的缺点越来越明显,人们越来越渴望一种新型船舶推进方式的出现,以适应蓬勃发展的船舶行业。论文中,主要对船舶综合液压推进的液压泵站进行了设计及研究,具体工作内容如下：(1)通过对现有船舶推进方式以及船舶综合液压推进优缺点的分析,确定了船舶综合液压推进的研究对促进船舶行业发展是有积极的作用。(2)对船舶综合液压推进液压泵站进行设计,论文主要从以下四方面对液压泵站进行设计：1)液压泵的类型;2)液压泵站功率综合运用;3)液压泵组合运行的经济性;4)液压泵组合运行的可靠性。(3)通过对液压泵站的研究,设计出一种定量泵—变量泵并联的液压泵站。采用这种液压泵站,设计出船舶综合液压推进的系统,并且对其变量控制机构进行了设计,分析该变量机构如何实现对液压系统流量的控制。(4)采用功率键合图法,对设计的液压泵站进行建模及系统元件的选型。使用Matlab/Simulink软件搭建液压泵站的仿真框图,仿真后得出以下结论：1)采用定量泵-变量泵并联式的液压泵站可以实现无级调速;2)系统压力越高,泵站动态超调量越大,稳定性越差;3)流量增大,会延长泵站稳定时间,对泵站的液力冲击增大;4)负载扭矩越大,泵站的功率损失越大,会导致泵站的效率降低。通过上述结论可以证明：采用定量泵-变量泵并联式液压泵站可以满足船舶综合液压推进的要求,能够提供系统所需的压力和流量,机动操作性好,系统稳定性较好,整个系统的效率平均在0.78左右。

关键词：船舶液压推进液压泵站设计仿真分析