20MN快锻液压机排液系统管道流体激振的研究

摘要

管道振动在液压系统中是普遍存在的问题。管道振动将会影响管道的安全和寿命，甚至造成管道因振动而损坏、破裂。
　　本文以20MN快锻液压机液压系统为载体，以回程缸排液系统中溢流管道、排液管道和卸荷管道为研究对象，利用AMESim软件对快锻液压机回程缸排液系统进行仿真计算，得到了溢流管道、排液管道、卸荷管道和充液罐内流量、压力变化曲线，并分析引起管道内流量、压力变化的原因。并依据管道几何结构，分析了溢流管道、排液管道、卸荷管道和充液罐之间流量、压力变化的相互之间的关系。
　　利用ANSYS对溢流管道进行瞬态动力学分析，即对管道在压力冲击下发生的应力应变进行计算，得到了管道结构的应力应变随着管道内压力的变化而变化的趋势以及管道结构的应力应变云图，并根据仿真结果分析引起管道振动的原因。通过对排液管道系统以及管道结构仿真结果的分析，提出三种改善管道振动的措施:增大管道直径，减小管道流速，以减小管道的液流冲击;改变管道的连接方式，即卸荷管道单独回油，使排液管道和溢流管道不受卸荷管道的冲击影响;在卸荷管道内安装消能减振器，减小卸荷管道内的液流冲击，以减小卸荷管道内的冲击振动。本文的研究分析对快锻液压机液压系统的设计具有一定的借鉴和参考意义，同时对快锻液压机排液管道结构设计及安装方式具有一定的指导意义。
　　本文的主要内容如下:
　　第1章，阐述了本课题研究的意义和目的;综述了管道振动的国内外研究现状;简要介绍了锻造压机及快锻液压机的发展趋势;概括了本文的主要研究内容。
　　第2章，对20MN快锻液压机液压系统的特点、工作特性以及工作过程的分析，初步判断引起快锻液压机排液系统管道振动的可能性原因。
　　第3章，根据20MN快锻液压机液压系统中各元件结构以及工作原理，分别建立各元件的AMESim模型，并对其进行仿真分析，判断其参数设置和阀的响应特性是否符合阀的实验测试标准;对快锻液压机回程缸排液系统AMESim模型进行仿真计算，获得排液管道、溢流管道及卸荷管道内流量、压力分布规律，并分析引起管道内流量、压力波动的原因。
　　第4章，利用ANSYS软件对管道进行瞬态动力学分析，计算管道在压力波动下的应力应变，并分析管道的应力应变随着压力变化的情况以及管道发生应力应变较大处;提出减小管道振动的三种措施。
　　最后，对本论文的研究工作和成果进行了总结，展望了下一步的研究工作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 管道振动国内外研究现状

1．3 锻造液压机

1．3．1 锻造液压机简介

1．3．2 锻造工艺

1．3．3 20MN快锻液压机概述

1．4 论文主要内容

第2章 20MN快锻液压机系统管道振动原因分析

2．1 快锻液压机液压系统

2．1．1 系统特点

2．1．2 工作特性

2．2 20MN快锻液压机液压系统

2．2．1 20MN快锻液压机液压系统组成

2．2．2 工作过程

2．3 排液系统管道振动原因初步判断

2．4 本章小结

第3章 基于AMESim快锻液压机排液系统建模与分析

3．1 AMESim软件简介

3．2 比例节流插装阀AMESim建模与仿真

3．2．1 比例插装阀结构及工作原理

3．2．2 比例先导阀的建模

3．2．3 主阀及整体阀建模与仿真

3．3 压力控制插装阀建模与仿真

3．3．1 压力控制插装阀数学模型

3．3．2 压力控制插装阀AMESim建模

3．4 其他关键元件的建模

3．4．1 排液阀AMESim建模

3．4．2 卸荷阀AMESim建模

3．4．3 充液罐

3．5 排液系统AMESim建模

3．5．1 AMESim模型建立

3．5．2 系统关键参数设置

3．5．3 关键管道结构参数及子模型选择

3．6 仿真结果分析

3．6．1 空程下降

3．6．2 快锻过程

3．7 本章小结

第四章 管道瞬态动力学分析

4．1 管道瞬态动力学分析

4．1．1 管道计算模型

4．1．2 仿真计算

4．1．3 结果分析

4．2 改善管道振动的措施

4．2．1 改变管道直径

4．2．2 卸荷管道单独回油

4．2．3 安装消能减振器

4．3 本章小结

总结与展望

1 总结

2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表及录用学术论文

附录B 参加的科研项目及实践