【摘要】：柱塞泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件,在農(nóng)業(yè)機械、工程機械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛;傳統(tǒng)柱塞泵通過內(nèi)燃機或電動機等旋轉(zhuǎn)動力機械驅(qū)動,將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成液壓能。近年比較熱門的電磁泵一般頻率較高,其驅(qū)動的柱塞行程短,流量較小。本文在此基礎(chǔ)提出電磁力互動柱塞泵,詳細(xì)論述了其工作原理與結(jié)構(gòu)組成,在研制出第一代原理驗證樣機的基礎(chǔ)上進(jìn)行緩沖優(yōu)化研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。本文詳細(xì)論述了電磁力互動柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理,運用電磁鐵經(jīng)驗設(shè)計方法初步設(shè)計了電磁力互動柱塞泵電磁鐵的結(jié)構(gòu)并建立模型,確定各個參數(shù),于Solidworks三維設(shè)計平臺建立了電磁力互動柱塞泵的三維模型。結(jié)合電磁泵的工作過程,將電磁泵的抽象成電路環(huán)節(jié)、磁路環(huán)節(jié)、機械液壓環(huán)節(jié)三個相互耦合的物理環(huán)節(jié)并建立其數(shù)學(xué)模型,對各個環(huán)節(jié)及耦合情況進(jìn)行了詳細(xì)分析。基于麥克斯韋方程組建立了電磁鐵的數(shù)學(xué)模型,分析了電磁鐵的工作原理及性能參數(shù)。基于ADAMS虛擬樣機仿真平臺建立電磁力互動柱塞泵的虛擬樣機,通過虛擬樣機仿真,得到電磁力互動柱塞泵的運動特性,主要包括柱塞運動周期0.2 s;柱塞的運動速度隨時間變化曲線,在柱塞達(dá)到上止點時速度達(dá)到最大,最大約為0.45 m/s;柱塞的加速度曲線以及柱塞在行程終點時的沖擊力,沖擊力最大為3500 N。對電磁力互動柱塞泵進(jìn)行受力分析并建立動力學(xué)模型,通過優(yōu)化電磁線圈的控制策略來實現(xiàn)柱塞的緩沖。優(yōu)化后,電磁線圈的通電時間為0.07 s,柱塞達(dá)到最大速度0.42 m/s,隨后柱塞依靠慣性達(dá)到上止點,達(dá)到上止點時柱塞速度為0,實現(xiàn)柱塞行程終點無沖擊。以電磁泵的動力元件電磁鐵為研究對象,基于多物理場耦合分析平臺COMSOL的低頻電磁場模塊建立電磁鐵的有限元仿真模型,得到銜鐵軸向位移的電磁力特性曲線;根據(jù)得到的電磁力特性曲線以線圈軸向位置為設(shè)計變量建立優(yōu)化模型,通過優(yōu)化,得到最優(yōu)的線圈軸向位置。優(yōu)化后,電磁力互動柱塞泵的能量轉(zhuǎn)換效率提高了43%,啟動電磁吸力增大了近四倍。重新設(shè)計了電磁鐵的銜鐵結(jié)構(gòu),基于ISIGHT多學(xué)科優(yōu)化平臺建立電磁鐵銜鐵組件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。優(yōu)化后,銜鐵體積較優(yōu)化前降低了48.27%,較重新設(shè)計前體積減少了76.63%
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH137.5

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本文編號：2597918