新型液气缓冲器的设计及分析

摘要

随着港口货物吞吐量的增加，起重机械越来越向大型化和高速化发展，对起重机械行进时水平方向抗冲击性也提出了更高要求。作为机械设备的安全装置之一的缓冲器被广泛应用于港口起重机械领域的抗震缓冲。现有缓冲产品，由于受其材质、工艺等方面诸多因素的限制，能够适应起重领域需求的产品并不多见，所以开发一种新型的缓冲器有着十分重要的意义。
　　 自行设计的新型液气缓冲器使用了新型的阻尼结构，并利用氮气的无疲劳、体积模量小的特点，使其容量及吸能性能优越，回弹时间短，能够以较小的行程获得较大的缓冲力，较好的适应了港口起重领域的发展需求。
　　 本文介绍了新型液气缓冲器的结构特征、工作原理及性能特点。应用计算流体力学、液压与气压传动的知识和动力学方程建立新型液气缓冲器的物理模型，以MATLAB/SIMULINK软件为仿真工具，对新型液气缓冲器进行静态和动态的仿真模拟，得出缓冲器的缓冲力一缓冲行程的特性曲线。通过改变工况与阻尼结构，详细分析了几组参数对缓冲性能的影响，其中液气缓冲器限速阀的设计参数对缓冲性能影响最大。为了进一步分析缓冲器的阻尼特性，本文选取了不同大小的阻尼孔径、不同长度的阻尼阀芯和不同大小的弹簧刚度，实现限速阀参数的优化。优化后的阻尼构件有效提高缓冲器的动态性能，使缓冲过程更加平稳，吸能效率更高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1缓冲器简介

1.1.1缓冲器工作原理

1.1.2缓冲器的分类

1.3缓冲器设计的国内外发展现状

1.4课题的提出和主要研究内容

第2章新型液气缓冲器的设计结构与工作原理

2.1液气缓冲器特性分析

2.2新型液气缓冲器的设计

2.2.1设计理念

2.2.2设计结构

2.2.3工作原理

2.3新型液气缓冲器核心部件设计

2.3.1限速阀的设计

2.3.2限速阀工作原理

2.4新型液气缓冲器优点

2.4.1阻尼结构的优点

2.4.2气腔结构的优点

第3章新型液气缓冲器的系统建模与仿真

3.1缓冲器的建模思路

3.2缓冲器的集中参数建模

3.2.1缓冲器基本容性元件建模

3.2.2缓冲器基本阻性元件建模

3.2.3缓冲器基本感性元件建模

3.2.4缓冲器气腔状态建模

3.3数学建模的微分方程及仿真求解方法

3.3.1缓冲器系统模型微分方程的建立

3.3.2缓冲器系统模型微分方程的数值解法

3.4 SIMULINK程序的搭建过程

3.4.1缓冲器基本容性元件的仿真

3.4.2缓冲器基本阻性元件的仿真

3.4.3缓冲器基本感性元件的仿真

3.4.4液气缓冲器气腔的的仿真

第4章新型液气缓冲器仿真结果分析

4.1缓冲器准静态特性的仿真分析

4.2缓冲器动态特性的仿真分析

4.2.1工况对缓冲器性能的影响

4.2.2阻尼结构对缓冲器的影响

4.3新型液气缓冲器的性能优点

4.3.1铁路车辆上应用的液气缓冲器的性能

4.3.2新型液气缓冲器的优点

第5章结论及展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士期间公开发表论文

致谢

研究生履历