基于AMESIM的50吨液压伺服加载系统设计与仿真分析

摘要

目前许多领域，包括土木、汽车、船舶、航空、航天领域的大型结构件的研发过程中，都需要对构件进行结构静力试验，保证产品的质量和可靠性，避免产品的实际参数达不到设计要求。对于形状和受力都较复杂的构件，结构静力试验是产品结构研发必不可少的也是唯一简单而有效的途径。静力试验可以通过机械、电动和液压等加载方式完成，其中液压加载凭借良好的平稳性和运行中的低噪声，在工程试验中得到极为广泛的应用。
　　 本文对50吨液压伺服加载系统的液压系统部分进行了设计与仿真分析。首先，针对50吨液压伺服加载系统的功能需求，初步设计了液压系统的总体方案并绘制液压系统原理图。其次，根据系统的参数和功能要求计算了液压系统主要元件的参数并对液压元件进行选型。之后，利用面向工程的高级仿真软件AMESim对所设计的液压系统进行建模与仿真，绘制了系统加载试验时位移、加载力、压力等曲线，根据这些结果，分析了系统存在的缺陷并对缺陷提出改进措施。最后再次利用AMESim对改进后的液压系统进行了二次建模与仿真，通过对比分析，验证了改进方案的合理性。
　　 通过调试验证，本课题设计的50吨液压伺服加载系统达到了预期的功能要求，具有较好的可靠性和实用性，能完成各种静力加载实验，满足实际需求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 液压伺服系统的应用和发展现状

1．3 液压建模与仿真技术的发展动向

1．4 课题的来源及研究内容

1．5 本文组织结构

2 50吨液压伺服加载系统总体设计

2．1 50吨液压伺服加载系统整体结构

2．1．1 系统组成

2．1．2 系统工作原理及试验流程

2．2 系统的功能与设计参数

2．2．1 系统功能要求

2．2．2 主要设计参数

2．3 液压系统总体方案初步论证

2．3．1 高低压转换回路论证

2．3．2 液压系统总体方案设计

2．4 本章小结

3 液压系统元器件选型

3．1 供油压力与液压油的选择

3．2 液压缸的设计

3．2．1 液压缸类型选择

3．2．2 液压缸基本参数计算

3．2．3 液压缸的安装

3．3 伺服阀的选择

3．3．1 伺服阀的闭环工作原理

3．3．2 伺服阀的类型选择

3．3．3 伺服阀的参数计算

3．4 液压泵的选型

3．4．1 液压泵的类型选择

3．4．2 液压泵基本参数计算

3．5 传感器的选型和安装

3．5．1 力传感器的选型和安装

3．5．2 位移传感器的选型和安装

3．6 其它液压元器件的选型

3．6．1 冷却器的选型

3．6．2 电机的选型

3．6．3 液压系统各元器件选型汇总

3．7 本章小结

4 系统关键部件结构设计

4．1 刀口绞和球绞的设计

4．1．1 刀口绞的设计

4．1．2 球绞的设计

4．2 反力架的设计

4．3 油源支架的设计

4．4 本章小结

5 液压系统AMESim建模与仿真分析

5．1 AMESim软件特点

5．2 液压系统AMESim建模

5．2．1 常用元器件模型

5．2．2 液压系统关键结构建模

5．2．3 液压系统整体建模

5．3 液压系统模型参数设定

5．4 液压系统仿真分析

5．4．1 低压空载状态仿真分析

5．4．2 高压加载状态仿真分析

5．4．3 完整试验过程的仿真分析

5．5 液压系统改进并分析

5．5．1 液压系统改进措施

5．5．2 液压系统改进后二次建模与仿真

5．6 确定液压系统最终方案

5．7 本章小结

6 液压伺服加载系统组建与调试

6．1 液压伺服加载系统的组建

6．2 液压伺服加载系统调试情况

6．2．1 系统调试环境

6．2．2 系统调试准备

6．2．3 系统调试步骤

6．2．4 模拟墙体抵抗地震能力的加载试验

6．2．5 系统关机步骤

6．2．6 调试过程中的问题及解决

6．3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录A 50吨伺服液压加载系统实物图

附录B 攻读硕士学位期间科研情况