本文關(guān)鍵詞：船用變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)特性研究

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【摘要】：船舶主機驅(qū)動船舶航行時，船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)能夠利用主機富余功率帶動軸帶發(fā)電機發(fā)電。采用船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)能夠降低船舶燃油和潤滑油消耗量，減少維修費用，延長維修周期，有利于提高船舶機艙空間利用率。隨著船舶綜合化電力系統(tǒng)的發(fā)展，船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)正向大容量、高效率、高可靠性和低成本方向發(fā)展。 船舶在航行時，船舶主機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩需要不斷變化來改變螺旋槳上的功率，使之符合船舶航行工況，而軸帶發(fā)電系統(tǒng)輸入端轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩也隨船舶主機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩變化而改變。當(dāng)通過傳遞系統(tǒng)作用到軸帶發(fā)電機上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定，將導(dǎo)致發(fā)電機不能正常工作。要使軸帶發(fā)電機正常發(fā)電并輸出頻率恒定，當(dāng)前主要采用轉(zhuǎn)速補償和頻率補償兩種方式解決。轉(zhuǎn)速補償方式由于效率低下逐漸被淘汰，而頻率補償方式隨發(fā)電系統(tǒng)容量的增加，存在成本高、可靠性低等問題。研究一種由輪系和導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器組合的變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在變速輸入條件下以恒定轉(zhuǎn)速輸出，保證軸帶發(fā)電機正常工作，使發(fā)電頻率穩(wěn)定，不需要變頻裝置，提高軸帶發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。同時變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)采用了液力元件，能夠過濾轉(zhuǎn)速變化帶來的振動與沖擊，降低尖峰載荷，延長系統(tǒng)的使用壽命。變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)的研究，為船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展提供了一種新的途徑，同時拓展液力傳動應(yīng)用范圍，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。 以變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)為研究對象，主要的研究內(nèi)容如下： （1）提出一種采用變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)的軸帶發(fā)電系統(tǒng)，建立變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)與軸帶發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型。變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器可調(diào)導(dǎo)輪葉片角度，實現(xiàn)系統(tǒng)的變速輸入、恒速輸出。根據(jù)船舶上使用的電網(wǎng)工作頻率，確定變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速和軸帶發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)速，對變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)及內(nèi)部元件進(jìn)行設(shè)計。 （2）根據(jù)變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)機械傳動特性，研究系統(tǒng)功率流向，分析循環(huán)功率與輸出功率數(shù)學(xué)關(guān)系。建立系統(tǒng)機械傳動部分復(fù)合輪系模型，對其差動輪系在變速、變矩條件下傳動進(jìn)行動力學(xué)特性分析，，獲得瞬態(tài)載荷下的瞬態(tài)響應(yīng)。 （3）設(shè)計一款導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器，運用CFD軟件，數(shù)值模擬導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器不同開度、不同轉(zhuǎn)速比下內(nèi)流場情況，得到各個工況點下的流場速度、壓力分布情況與可調(diào)導(dǎo)輪葉片壓力分布變化規(guī)律，計算并分析變矩器可調(diào)導(dǎo)輪調(diào)節(jié)特性。 （4）建立導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器調(diào)節(jié)機構(gòu)模型，得到可調(diào)導(dǎo)輪葉片開度與調(diào)節(jié)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。結(jié)合變矩器CFD數(shù)值模擬分析結(jié)果，對調(diào)節(jié)機構(gòu)進(jìn)行流固耦合分析，研究變矩器處于不同開度、不同轉(zhuǎn)速比下工作時調(diào)節(jié)機構(gòu)控制可調(diào)導(dǎo)輪葉片位置所受的應(yīng)力、應(yīng)變情況，為合理設(shè)計調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)和選擇合適的調(diào)節(jié)電機提供參考。
【關(guān)鍵詞】：變速恒頻 液力調(diào)速系統(tǒng) 差動輪系 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U665.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景、目的及意義12-14
• 1.2 液力調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國外液力調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)液力調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-20
• 第2章 軸帶發(fā)電系統(tǒng)模型與變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)20-40
• 2.1 船用變速恒頻液力調(diào)速軸帶發(fā)電系統(tǒng)模型20-29
• 2.1.1 變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)模型20-27
• 2.1.2 軸帶發(fā)電機數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.2 軸帶發(fā)電系統(tǒng)與船舶主機功率的匹配29-31
• 2.3 變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計31-38
• 2.3.1 液力調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計31-33
• 2.3.2 復(fù)合輪系設(shè)計33-34
• 2.3.3 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器設(shè)計34-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)復(fù)合輪系動力學(xué)特性分析40-48
• 3.1 液力調(diào)速系統(tǒng)復(fù)合輪系模型40-41
• 3.2 差動輪系瞬態(tài)動力學(xué)仿真41-44
• 3.3 差動輪系瞬態(tài)動力學(xué)仿真結(jié)果及分析44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器流場分析及特性計算48-64
• 4.1 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器計算模型48-50
• 4.2 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器流場數(shù)值模擬50-54
• 4.3 流場數(shù)值模擬結(jié)果及分析54-62
• 4.3.1 整體流場分析54-57
• 4.3.2 導(dǎo)葉流場分析57-62
• 4.4 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器性能分析62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第5章 變速恒頻液力調(diào)速系統(tǒng)導(dǎo)葉調(diào)節(jié)機構(gòu)特性分析64-78
• 5.1 導(dǎo)葉調(diào)節(jié)機構(gòu)原理及模型64-66
• 5.2 調(diào)節(jié)機構(gòu)流固耦合分析66-70
• 5.2.1 流固耦合計算載荷確定66-68
• 5.2.2 調(diào)節(jié)機構(gòu)流固耦合計算68-70
• 5.3 調(diào)節(jié)機構(gòu)流固耦合結(jié)果分析70-74
• 5.4 電機選取74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 第6章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 作者簡介86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：780239