电液调速器性能仿真及分析技术研究

摘要

调速器作为柴油机的一个极其重要的控制部件，它能根据柴油机外界负载的变化自动调节供油量，保持转速稳定，从而保证柴油机具有较好的工作性能。而电液调速器是根据接受的电信号，通过控制器和执行器来改变喷油泵供油量的大小，因此它具有反应速度更快、使用范围更广、调节精度更高的特点。可以非常方便地实现多台机组并联运行，并且有负载分配精度高等优点，且便于实现柴油机电站的全自动化，满足现代无人机舱的要求。
　　 电液调速器性能的好坏直接影响柴油机的性能与生命力。本文在重庆市重大科技攻关项目《电液调速器关键技术及产业化》(项目编号CSTC，2008AB3048)的资助下对某型电液调速器进行了深入的分析研究，主要做了以下几个方面的工作：
　　 针对柴油机调节特性及运行特性，详细分析了液压伺服系统控制原理及转速调节系统。根据电液调速器的原理分析了其电子控制系统特性及电液执行器的详细动作机理，总结出电液调速的特点。
　　 按照各元件的联系和控制规律，建立了电液调速器执行器中电磁转换系统的动力学模型，详研究了各个物理参数对系统动态响应的影响。并设计了电磁转换系统实验来研究其微动响应位移和外界响应下输入电流的关系。
　　 针对液压系统的关键机构喷嘴挡板伺服控制阀，研究了其静态及动态特性。并利用专业的液压系统工程仿真软件进行仿真，得出了控制阀真实的动态响应特性。结合实际的工作状态，分析了各种物理参数下控制阀的挡板的微动位移响应。利用批处理功能得出了控制阀在挡板不同输入微动位移下的阶跃响应。
　　 结合实验所得输入电流同控制螺钉位移响应的函数关系，对电液调速系统进行了全局的仿真。针对电液转换系统中的关键元件连接板进行了有限元分析。为了使系统更为稳定，并结合实际工作的状态，对连接板进行优化设计。利用载荷历史曲线对优化后的连接板进行了变幅应力循环下的疲劳分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2柴油机历史及调速器的必要性

1.2.1柴油机技术的发展与历史

1.2.2调速器对柴油机的重要性

1.3调速器的分类

1.3.1机械式调速器

1.3.2有速降的机械液压式调速器

1.3.3恒速调速器

1.3.4电子调速器

1.4国内外电液调速器技术研究发展状况

1.4.1国外研究状况

1.4.2国内研究状况

1.5本课题的来源及其研究意义

1.5.1本论文课题来源

1.5.2本课题研究的意义

1.6本课题研究的目的和主要内容

1.6.1本课题的研究目的

1.6.2本课题的主要内容

1.7本章小结

2电液调速器基本理论

2.1柴油机调节特性及原理

2.1.1柴油机调节系统

2.1.2柴油机运行特性

2.2调速器转速调节系统

2.1.1液压伺服系统

2.1.2转速控制系统

2.3电液调速器的原理

2.3.1电液调速器的组成

2.3.2电液调速器电子控制系统

2.3.3电液调速器执行器工作原理

2.4电液调速器的调节特点

2.5本章小结

3电液调速器电磁转换系统及实验研究

3.1电磁转换系统原理概述

3.2电磁转换系统动力学分析

3.2.1动力学模型的建立

3.2.2系统响应分析

3.3电磁转换系统实验系统设计

3.3.1实验系统的基本组成

3.3.2实验原理及方法

3.3.3实验结果分析

3.4本章小结

4基于AMESim的控制阀动态特性仿真

4.1喷射挡板式控制阀模

4.1.1喷射挡板控制阀工作原理

4.1.2控制阀的静态特性

4.1.3控制阀的动态特性

4.2换向控制阀动态特性仿真

4.2.1仿真环境介绍

4.2.2基于AMESim的液压元件库建模

4.2.3仿真及结果分析

4.3基于AMESim的控制阀仿真

4.3.1基于AMESim的控制阀的建模

4.3.2系统参数化研究

4.3.3仿真结果分析研究

4.4本章小结

5系统全局仿真及关键元件有限元分析

5.1电液调速器系统建模

5.1.1电液调速系统整体分析

5.1.2电液调速器系统建模

5.2系统全局仿真分析

5.2.1系统全局过程分析

5.2.2系统阶跃响应分析

5.3弹性连接元件有限元分析

5.3.1弹性连接板受力分析

5.3.2连接板静力学分析

5.4连接板件结构优化及疲劳分析

5.4.1连接板优化分析

5.3.2连接板疲劳分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1全文总结

6.2展望

致 谢

参考文献

附 录