160mL/r径向柱塞泵型式试验台功率回收研究与测试系统设计

论文摘要

径向柱塞泵试验台是对径向柱塞泵的性能参数指标进行试验验证的设备,是研制径向柱塞泵所必需的条件之一。本试验台的特点是高压、大流量,如果按照标准测试回路对其进行测试,尤其是进行超载试验或者寿命试验时,就会造成极大的能量损失,造成浪费。为了节约能源,设计出了新型的功率回收型径向柱塞泵试验台系统。该系统将泵的试验项目分开测试,对于那些要求响应速度快的测试项目采用节流加载的方法;对于那些测试时间要求长功率损失比较大的测试项目采用功率回收马达加载方法。另外,本文对试验台的测控系统也进行了研究。该测试系统由工控机、PLC、数据采集卡、传感器以及相关测控软件组成,能够实现对试验过程进行数据采集、状态监测和控制等功能。论文的主要研究内容如下:(1)参考相关试验标准,结合现有的液压泵试验台原理与形式,将低能耗性能试验内容与高能耗试验内容采用不同测试回路,设计出了功率回收型径向柱塞泵试验台。结合设计的试验台原理图,针对每项性能试验给出了试验操作方法。(2)分析了功率回收系统的工作原理,对功率回收系统的试验环节、运行状态以及功率回收率进行了研究。通过理论分析,建立了功率回收系统压力控制的数学模型,为研究功率回收的动态性能和控制特性以及系统仿真分析打下理论基础。(3)在参阅相关元件样本和相关研究文献的基础上,确立了模型中各参数的具体值,通过MATLAB软件包中的Simulink模块建立了仿真模型。结合仿真曲线给出了分析结果。研究了泵和马达连接管路的液体体积和与马达并联单向阀通径的大小对系统响应性能的影响。得出结论:1)减小管道液体体积可以增加响应速度,但增加了超调量。2)单向阀的通径的大小对系统响应特性影响不大,但是它与管道液体体积有一定的匹配关系。另外由仿真曲线可以看出,系统的响应慢、出现振荡,本文采用PID控制方法对系统性能进行改善。由改善后的仿真曲线可以看出加入PID控制后系统性能得到满意效果。(4)采用工控机和PLC联合控制作为径向柱塞泵测控系统总体方案。对测控系统中的硬件需求进行了分析,确定了所需硬件的具体型号,并基于LabVIEW软件开发平台采用层次式模块化方法设计出了测试软件。该软件包含了各个试验项目模块,具有打印、数据保存、报表生成等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 径向柱塞泵的国内外现状
• 1.2 液压泵主要测试项目以及相关要求
• 1.3 液压泵试验台常用试验回路
• 1.4 液压泵测试系统现状
• 1.5 基于虚拟仪器的测试系统发展概况
• 1.6 课题研究的背景与意义
• 第二章 试验台性能测试回路的设计
• 2.1 液压泵动力源与调速装置
• 2.1.1 液压泵动力源与调速装置概述
• 2.1.2 动力源功率的计算和选型
• 2.1.3 调速装置的选择
• 2.2 液压泵试验加载方式设计
• 2.3 试验台油温控制回路设计
• 2.4 功率回收试验回路设计
• 2.5 径向柱塞泵性能测试回路确定
• 2.6 本章小结
• 第三章 径向柱塞泵功率回收试验回路研究
• 3.1 功率回收试验回路工作原理
• 3.2 功率回收试验回路数学模型建立
• 3.2.1 变频器模型建立
• 3.2.2 三相异步电动机模型建立
• 3.2.3 变量马达模型建立
• 3.2.4 功率回收回路压力系统的模型建立
• 3.3 功率回收回路节能性理论分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 功率回收系统仿真分析与控制研究
• 4.1 功率回收系统仿真分析
• 4.1.1 功率回收系统仿真模型分析
• 4.1.2 功率回收系统仿真结果分析
• 4.1.3 功率回收系统主要参数对系统性能影响分析
• 4.2 控制器的设计
• 4.2.1 PID 控制概述
• 4.2.2 PID 控制原理
• 4.2.3 数字PID 控制算法
• 4.2.4 PID 控制器参数的整定
• 4.2.5 PID 控制器的仿真
• 4.3 本章小结
• 第五章 试验台测试系统
• 5.1 液压泵性能测试系统测控方案
• 5.2 测控系统总体方案
• 5.3 测试系统硬件设计
• 5.4 测控系统软件设计
• 5.4.1 测试系统软件分析
• 5.4.2 软件界面与程序的编写
• 5.4.3 测试软件各功能模块的分析和编写
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.1.1 全文工作总结
• 6.1.2 主要创新点
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文