恒张力液压控制系统的设计与分析

摘要

恒张力液压控制系统可广泛应用于各种工程领域，本文所研究的恒张力液压控制系统应用于对海浪模拟平台的性能检验。
　　海浪模拟平台的广泛应用，归根于世界经济的发展使海上运输愈发频繁，海洋资源开发的力度逐渐加大。而海浪正是影响海上活动的主要因素。海洋运输、设备测试、船员训练、海上医疗救护等都需要了解海浪的运动，或是需要在海浪环境下进行与完成。如果这些都在真实的海洋环境下进行，不仅要花费大量的时间，还会造成较多的人力和物力的损耗。而应用海浪模拟平台，能够保证海上试验的安全，减少海上试验次数，降低试验成本，缩短产品的开发周期等。
　　海浪模拟平台在设计和制造完成后，如何检验其是否满足最初的设计要求，这就需要相应的验收测试装置。而恒张力液压控制系统就是一种对海浪模拟平台性能检验的装置，通过液压系统输出地恒力，实现对平台系统的恒定加载，平台在恒定载荷下运行，以此来观察和检验平台系统的性能是否达到要求。
　　本论文的主要研究内容:分析了恒张力液压控制系统的作用和应用环境，从系统的工况入手，对比了几种常用的恒张力控制方式的优缺点，最后选定容积变化式来设计恒张力液压控制系统;由容积变化式的思路出发，设计出恒张力液压控制系统的原理模型，并逐步拓展和分析，设计出完整的液压系统原理;再根据已知的工况条件，计算并选取合适的液压缸、蓄能器、液压泵等一系列液压元件;在全面分析了恒张力液压控制系统原理的基础上，建立了描述各主要液压元件的动态特性的数学模型，并以此分析得到液压系统整体的数学模型;基于系统整体的数学模型，并依托MATLAB/Simulink对系统进行仿真，仿真结果验证了恒张力液压控制系统的可行性和优越性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 海浪研究的概述

1．2 海浪模拟平台的应用

1．3 恒张力控制的发展

1．4 论文研究背景与主要内容

1．4．1 课题研究的背景

1．4．2 论文的主要内容

第2章 恒张力液压控制系统的原理设计

2．1 系统的工况条件及设计要求

2．2 常见的恒张力液压控制方式

2．2．1 钢缆绞车式液压系统

2．2．2 阀控缸方式的液压系统

2．2．3 容积变化式的恒张力液压系统

2．3 恒张力液压控制系统原理设计

2．3．1 主工作液压系统回路设计

2．3．2 充液与充气原理设计

2．3．3 冷却与过滤回路的设计

2．3．4 其他辅助设计

2．3．5 恒张力液压控制系统的整体设计

2．4 本章小结

第3章 系统主要元件的参数计算与选型

3．1 液压缸的设计计算

3．1．1 主工作油缸的参数设计

3．1．2 回程油缸的参数选择

3．2 蓄能器的选择与参数计算

3．2．1 蓄能器类型选择

3．2．2 蓄能器参数计算

3．3 泵与电机的选型和参数计算

3．3．1 液压泵的参数选择

3．3．2 电机的选取

3．4 液压马达的选择

3．5 油箱容量的确定

3．6 液压管路的设计

3．6．1 油管类型的选择

3．6．2 油管内径的计算

3．7 本章小结

第4章 恒张力液压控制系统数学模型的建立与分析

4．1 液压系统建模概述

4．2 液压系统常见的建模方法

4．2．1 微分方程建模

4．2．2 传递函数与方框图建模

4．2．3 状态空间建模

4．2．4 功率键合图法建模

4．3 恒张力液压控制系统模型的分析

4．4 液压缸的数学模型

4．5 蓄能器的数学模型

4．5．1 蓄能器中气体模型

4．5．2 蓄能器中油液模型

4．5．3 蓄能器整体的数学模型

4．6 液压管路的数学模型

4．7 液压系统主工作回路的数学模型

4．8 本章小结

第5章 液压系统仿真分析

5．1 仿真技术的概述

5．1．1 仿真技术的作用

5．1．2 仿真技术在液压领域中的主要作用

5．1．3 液压系统仿真的发展

5．2 MATLAB及Simulink简介

5．2．1 MATLAB概述

5．2．2 采用Simulink进行仿真的概述

5．3 恒张力液压控制系统仿真方块图的建立

5．4 系统仿真参数的确定

5．5 仿真结果及分析

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢