● 摘要
体积小型化、功能集成化、节能高效、低噪声是当前液压技术发展的重要趋势,也是液压技术创新的集中体现。电液泵作为这一技术发展趋势的最新成果之一,融合了电磁学、液压技术、控制技术、先进制造技术等多学科,显现了巨大的技术优势,已经成功在高端领域获得了应用。北京航空航天大学围绕机载平台一体化电液集成驱动技术的发展趋势,创新性地提出了伺服控制集成电液泵技术,为电液集成控制技术的发展开辟了新的领域,符合当前液压技术的发展趋势,也符合我国当前创新发展的要求,并顺应了当前绿色环保节能的社会发展趋势。
本文首先总结了电液集成技术的发展过程,结合我国目前液压技术的发展水平,针对未来液压技术的发展趋势,总结了各类液压泵和控制电机的性能特点,提出了直流无刷伺服电机与内啮合齿轮泵高度集成化的电液泵产品,并进行了可行性分析、应用分析,提出了样机的设计目标及性能指标。
内啮合齿轮泵具有低噪声、传动平稳等优点,但由于国内理论与工程技术水平的限制,仍然处于仿制的技术水平。针对这一现状,结合国内外的研究方法,创新的提出了新的理论分析方法,给出了能够用于工程实际的内啮合齿轮泵的计算分析的数学函数表达式,解决了困扰当前该类产品开发的理论难点,并通过国外产品的参数进行了验证。在此基础上进行了相关参数的数值解析分析,找出了最优参数。
在理论分析的基础上,针对电液泵产品对内啮合齿轮泵的技术要求,对内啮合齿轮泵的关键零部件,采用数值计算、计算机模拟等手段,对主要零部件的受力进行了分析,选择了合适的材料和先进的热处理手段,给出了相应的结构设计方法。
针对电液泵产品,在内啮合齿轮泵设计的基础上,开发设计了浸油式直流无刷伺服电机,进行了主要结构形式的选择、主要性能的计算机模拟分析计算。在此基础上设计了相应的伺服电机驱动控制器,建立了控制器与电机的数学模型,进行了仿真分析,初步验证了电机的性能。
对电液泵产品进行了集成设计,进行了电液泵产品内部主要部件的联接固定设计,进行了电机内部散热流道的设计和流场模拟分析,利用流场仿真手段对泵的吸油进行了机械结构的优化设计,提升了产品整体运行的可靠性和性能。
对所设计的产品进行了应用体系仿真研究,建立了双独立闭环的液压伺服控制体系,并建立了数学模型,进行了仿真分析和实验研究,对电液泵产品的未来应用推广奠定了基础。对电液泵产品进行了独立的试验研究,验证了产品开发的正确性和不足,为产品的进一步改进和提升指明了方向。
电液泵产品属于多学科融合的高科技产品,本论文的研究工作对该类产品的实用化、商品化奠定了一定的基础,所研究的成果对该类产品的开发具有重要的工程和理论参考价值。
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