对水胀和冷弯两种成形方法的液压系统的节能分析和改造

【摘要】：水胀成形和冷弯成形是机械加工中的两种成形方式。其中,水胀成形是通过模具,以液体(水、乳化液或油)作为传力介质,在无摩擦状态下,使空心件或管状坯料由内向外扩张的成形方法；其广泛用于真空杯(不锈钢、铜、铝、铁等材质)、保温瓶、水壶以及其他餐具、器皿的加工成形。冷弯成形是采用液压力进行弯曲的弹塑性变形,而船体型材冷弯是一种难度较大的塑性加工。两种成形方式都是以液压传动作为机械设备的动力传动系统。因此对两种成形方式液压系统节能技术的研究改造工作具有十分重要的意义。 本文首先分析了液压系统的能量损耗,如：动力元件部分的能耗、控制元件部分的能耗、执行元件部分的能耗,管道部分的能耗,以及通用的节能技术,如：提高液压泵的效率、液压阀的效率,减少液压管路压力损失,减少系统发热和泄露等。比较详细地介绍了液压油路块节能布置——三维路径连接法则。 然后分析了水胀成形液压系统原理图以及主缸运动回路的功耗,并对此回路进行了仿真分析。提出了适应此主缸运动液压回路的节能方案,如闭式泵控回路、压力匹配系统,并对其进行了优缺点分析；提出了能量循环利用回路,将蓄能器单独用于回路中和将二次调节技术用于回路中,从提高电动机的驱动功率出发,对其进行了单独分析和比较。从能量的充分利用和循环利用方面分析,从电动机的驱动功率最小出发,得出二次调节技术是比较理想的节能方案。 最后介绍了冷弯成形的成形原理以及液压系统回路组成,分析了应用于冷弯成形主弯回路的节能突破口——功率匹配问题。提出了将负荷传感技术应用在主弯回路中。虽然其能使泵的输出压力和流量自动适应负载的需求,大幅度提高液压系统效率,但是依然存在一些缺陷；提出了更有效的节约能源的方法——采用电液比例换向阀,通过控制其输入电流来驱动阀芯位移,达到了控制液压缸的效果,但其压力损失比较严重；最后采用泵控回路,将电液换向阀和限压式变量泵应用在回路中,这样可以减少压力损失,进一步提高冷弯回路的工作效率。 【关键词】：二次调节技术 水胀成形 冷弯成形 功率匹配 能量循环
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的研究内容和结构14-17
• 第二章 液压系统的节能技术及分析17-27
• 2.1 前言17
• 2.2 液压系统能量损耗分析17-19
• 2.3 液压系统通用的节能技术及分析19-21
• 2.4 液压系统油路块的节能布置21-26
• 2.4.1 自动的三维路径连接法则22-23
• 2.4.2 三维路径连接法则的主要步骤23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 水胀成形液压系统分析及节能技术27-49
• 3.1 前言27
• 3.2 水胀成形液压系统设计27-36
• 3.2.1 液压系统的主要计算27-29
• 3.2.2 液压胀形工作原理图设计29-30
• 3.2.3 液压系统主要回路分析30-31
• 3.2.4 基于SimHydraulics建模仿真31-36
• 3.3 水胀成形液压系统相关计算及功耗分析36-37
• 3.4 水胀成形回路的节能技术37-48
• 3.4.1 闭式泵控回路38-39
• 3.4.2 压力匹配系统39
• 3.4.3 能量循环利用回路39-42
• 3.4.4 二次调节技术应用于回路中42-48
• 3.5 本章小节48-49
• 第四章 冷弯成形液压系统分析及节能技术49-71
• 4.1 冷弯成形原理及液压系统工作原理图49-50
• 4.2 冷弯成形的主要回路及主弯回路的功耗分析50-53
• 4.2.1 冷弯成形液压系统的主要回路50-51
• 4.2.2 主弯回路的相关计算及功耗分析51-53
• 4.3 冷弯成形的主弯回路节能技术53-58
• 4.3.1 采用负荷传感系统54-57
• 4.3.2 负荷传感系统的不足之处57-58
• 4.4 采用电液比例换向阀58-66
• 4.4.1 冷弯回路液压元件选择及分析59-60
• 4.4.2 电液比例闭环控制系统的动态数学模型60-63
• 4.4.3 基于SimHydraulics建模仿真及分析63-66
• 4.5 采用电液比例换向阀的不足之处66
• 4.6 采用液压泵的容积控制回路66-69
• 4.7 本章小结69-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间发表的论文77-81
• 致谢81

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