移动式液压泵站的理论分析及实验研究

论文摘要

在大型水利、水电工程中,抽水泵站是人们所熟悉的工程设施,这些泵站的特点是容量大,投资大,建成后固定在确定地点来完成给、排水功能。这些泵站在排涝、抗旱中发挥着重大作用,但由于自身的一些缺点,还需要开发高度机动性的大型移动泵站来作为必要的补充。本文就所开发的新型移动式液压泵站进行了理论分析和实验研究。首先,设计了移动泵站的抽水系统升、降机构,对抽水系统升、降动作进行了分析,建立了运动学方程,分析在运动过程中,机构的位移、速度、加速度变化规律。运用MATLAB软件绘出了关键运动参数曲线,给出了机构的工作空间。在运动学分析的基础上,对机构进行了动力学分析,为钢丝绳选型提供了依据。其次,对液压泵站的液压系统进行了原理设计,分析了其工作过程,阐述了系统的能量传递过程与计算方法。给出了液压马达、液压泵、内燃机之间参数匹配原则、选型依据以及各元件的工作范围;研究了液压系统功率特性的影响因素。接着,分析了水泵启动和正常运行时的性能,指出了水泵工作点的确定方法。在实验台架上获得了移动式液压泵站的实验数据,对理论分析进行了验证,并确定了水泵的最佳工作点。最后,就移动泵站液压系统的热平衡问题进行了理论分析,设计了适合移动泵站特点的浸入式散热管,根据最佳散热效果,确定了进油管的结构尺寸。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 固定泵站的局限性
• 1.2 移动泵站的开发应用前景
• 1.3 移动泵站的研究进展
• 1.3.1 国外的移动泵站的发展概况
• 1.3.2 国内的移动泵站的发展概况
• 1.3.3 本课题移动泵站主要性能介绍
• 1.4 本课题研究内容
• 第二章 移动泵站升降系统的运动学、动力学分析
• 2.1 机构运动分析
• 2.1.1 机构运动分析概述
• 2.1.2 机构运动分析方法选择
• 2.2 非线性方程组的解法
• 2.3 升降系统的机构简化
• 2.3.1 升降系统机构分析
• 2.3.2 升降系统机构简化
• 2.4 升、降系统运动学分析
• 2.4.1 AM段机构运动分析
• 2.4.2 MN段机构运动分析
• 2.4.3 NC段机构运动分析
• 2.4.4 机构的运动轨迹
• 2.4.5 算例
• 2.4.6 升降机构冲击产生的原因及解决办法
• 2.5 升降机构的动力学分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 移动泵站液压系统原理设计及单元参数分析
• 3.1 液压系统原理
• 3.1.1 液压系统原理图
• 3.1.2 液压系统工作过程
• 3.2 系统能量转换与传递
• 3.3 泵站的元件性能参数
• 3.3.1 水泵的性能参数
• 3.3.2 液压马达的性能参数
• 3.3.3 液压泵的性能参数
• 3.3.4 柴油机的性能参数和特性曲线
• 3.4 本章小结
• 第四章 移动泵站的驱动系统分析
• 4.1 驱动系统性能分析
• 4.1.1 水泵的性能分析
• 4.1.2 液压马达的性能分析
• 4.1.3 液压泵的性能分析
• 4.1.4 柴油机的性能分析
• 4.2 元件匹配原则
• 4.2.1 液压马达与水泵的匹配原则
• 4.2.2 液压泵与液压马达的匹配原则
• 4.2.3 柴油机与液压泵的匹配原则
• 4.3 水泵的运行性能
• 4.3.1 水泵的启动分析
• 4.3.2 水泵运行时的工作点确定
• 4.4 元件工作范围
• 4.4.1 水泵的工作范围
• 4.4.2 液压马达的工作范围
• 4.4.3 液压泵的工作范围
• 4.4.4 柴油机的工作范围
• 4.5 元件选型及泵站性能实验
• 4.5.1 元件选型
• 4.5.2 水泵性能实验
• 4.6 本章小结
• 第五章 移动泵站液压系统热平衡分析及散热管设计
• 5.1 液压系统温升的危害
• 5.2 液压系统发热计算
• 5.3 液压系统散热计算
• 5.4 液压系统热平衡
• 5.5 浸入式散热管设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 机构运动参数
• 附录B 水管质心运动参数
• 附录C 水泵性能实验参数
• 攻读硕士学位期间成果与论文