《高速液压上抛系统的关键技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速液压上抛系统的关键技术研究（179页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浙江大学 博士学位论文 高速液压上抛系统的关键技术研究 姓名：谢英俊 申请学位级别：博士 专业：机械电子工程 指导教师：路甬祥 2000.2.1 浙江大学博士学位论文 摘- I t - 本论文研究的是微重力落塔的高速液压上抛发射系统及其关键技术。 为了开展微重力科学在物理、材料、流体、燃烧等各个领域上的研究，人 们建立了多种微重力实验研究设施。其中落塔扮演着十分重要的角色。而微重 力时间是落塔的基本性能指标之一。为获得双倍的微重力时间，人们打算在落 塔结构底部安装一套上抛发射装置。落塔的上抛方式有机械的、电磁的、液压 的、化学的等等。本论丈研究的目标定在液压上抛方式上。 绨一章为绪论，介绍了微
2、重力落塔及其上抛系统的工程背景，以及高速液 压系统及其相关技术的研究现状，阐明了高速液压上抛系统的研究意义和应用 价值，结合自身的研究条件提出了本课题研究的目标与内容。 在第二章，先分析比较了弹弓式、牵引式、直顶式三类中共计五种典型的 液压上抛方案的性能与特点，分析说明了直顶式多级同步液压方案的优越性。 然后根据北京落塔的技术指标，进行了上抛液压系统的原理设计和两种安装方 式的参数设计。最后，进行了液压上抛模拟系统的原理设计。 在第三章，先讨论了高速液压缸技术的两个基础支撑点：高速动密封和高 速液压缸零件的加工工艺，然后针对模拟上抛系统的要求进行三级同步液压缸 的结构设计及其压杆稳定强度校核，
3、接着分析了三级同步高速液压缸两个重要 的特性：匀加速特性和低摩擦特性( 包括库仑摩擦和牛顿摩擦) ，最后探讨了 三级同步液压缸在实验过程中出现的低速爬行现象的原因。 第四章涉及瞬时大流量的提供与控制两个方面，先分析了瞬时大功率大流 量动力源的工作要求，接着建立了大功率动力源的主要构成元件一蓄能器的动 态模型并讨论了动力源的主要设计参数的计算问题。然后对大流量控制阀的先 导控制系统进行了分析设计，最后介绍了上抛模拟系统的大流量控制阀的原理 与结构。 第五章先讨论了缓冲问题的力学本质，对比了各种缓冲形式及其缓冲器的 工作原理与性能，并在此基础上重点突出线性液压缓冲器的优点：然后分析了 在高速缓冲中
4、存在的初始阶段的高速碰撞问题，并提出了一种解决初始碰撞的 有效方案；最后设计了一种高速缓冲装置，并成功地应用于液压上抛模拟系统 的高速缓冲中。 第六章先重点分析了三级同步高速液压缸的稳定性、能控性和能观性、时 浙江大学博士学位论文 域和频域特性、参数变化对系统的影响等，然后分别进行三级同步液压缸、瞬 时大功率大流量单元、高速缓冲装置等子系统的建模，最后进行了系统仿真， 内容包括：大流量阀的主阀心开启速度特性仿真、大流量阀阀口的节流特性仿 真、模拟上抛加速过程仿真、高速缓冲过程仿真等等。 第七章先介绍了传感器的性能特点并设计了测试系统，然后进行了大流量 阀主阀芯启闭特性和阀口节流特性的实验研究，
5、主要研究主阀芯启闭的快速 性，先导节流孔的可调节性，阀芯运动速度的平稳性以及对主阀开启的影响等， 还仔细研究了非稳定流条件下的主阀阀口的流量系数的变化特性，最后进行了 高速液压缸加速和缓冲特性的实验研究。 第八章为结论，对整个研究工作进行了归纳总结。r 。 关键词：微重力繇、戚压上抛矗、高速液庄啄统、高速妄孟2 、瞬时大流 量动力源、高速液庄缓冲、建模与仿真 塑坚查兰苎主堂堡丝兰 一 A B S T R A C T T h i sd i s s e r t a t i o ni n v e s t i g a t e sI n t ot h ef u n d a m e n t a It e
6、c h n i q u e so ft h eh y d r a u l i c c a t a p u l ts y s t e m o f t h e m i c r o g r a v i t yd r o p t o w e r T h em i c r o g r a v i t yr e s e a r c h f a c i l i t y w a s d e v e l o p e d t o s u p p o r tm i c r o g r a v i t y r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tp r o g r a m
7、s t h a t i n v e s t i g a t e v a r i o u s p h y s i c a ls c i e n c e ， m a t e r i a l s ，f l u i dp h y s i c s ，a n dc o m b u s t i o na n dp r o c e s s i n gs y s t e m T h ed r o pt o w e r p l a y sak e yr o l ei nt h es u p p o r to fm a n yr e s e a r c hp r o g r a m sI no r d e rt o
8、d o u b l et h e m i c r o g r a v i t yt i m e ，o n eo f t h eb a s i cp e r f o r m a n c ed a t ao f d r o pt o w e r , p e o p l ep l a nt o i n s t a l lac a t a p u l ts y s t e ma tt h eb a s eo ft h es h a f tT h e r ea r es e v e r a lp o s s i b l et y p e so f t h ec a t a p u l ts y s t
9、e m ：m e c h a n i c a l ，e l e c t r o m a g n e t i c ，h y d r a u h c ，c h e m i c a l ，e t c B u tt h i s d i s s e r t a t i o na i m st h e h y d r a u l i ct y p eo f t h ec a t a p u l ts y s t e m I nc h a p t e r1 ，i ti si n t r o d u c e da b o u tt h em i c r o g r a v i t yd r o pt o w
10、e ra n di t S c a t a p u l t s y s t e m T h el a t e s ta c h i e v e m e n to fh i g hs p e e dh y d r a u l i cs y s t e ma n di t S r e l a t i o n a l t e c h n i q u e sa r eb r i e f l ys u m m a r i z e dB a s e dO nt h i s ，t h em a i nr e s e a r c hs u b j e c to ft h i s d i s s e r t a
11、 t i o n I nc h a p t e r2 ，b a s e dO nt h ec o m p a r a t i v e a n a l y s i so f t h r e et y p e ss c h e m a t i cd e s i g n s f o rt h e h y d r a u l i cc a t a p u l ts y s t e m ：t h et e n s i o n t i e s t y p e ，t h ep u l l i n gt y p ea n dt h e u p l i f t i n gt y p e , t h eu p l
12、 i f t i n gt y p em u l t i s t a g e ss y n c h r oh y d r a u l i cc y l i n d e rs c h e m ew a s s e l e c t e d B e i n ga i m e da tt h ee s p e c i a lc a s eo ft h eh y d r a u l i cc a t a p u l ts y s t e mo ft h e d r o pt o w e r , as i m u l a t i o nh o r i z o n t a l e x p e r i m e
13、 n t s c h e m ew a s p r o p o s e d ，w h i c h s u b s t i t u t e sf o rt h er e a lv e r t i c a lc a t a p u l ts y s t e m I nc h a p t e r3 ，T h ed e s i g ni d e a sa n dm e t h o d so f t h r e es t a g e ss y n c h r o n o u sh i g h s p e e dh y d r a u l i cc y l i n d e r i sd i s c u s
14、 s e d ：s e a lm a t e r i a l a n d s t r u c t u r e ，p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y , s y n c h r o n o u ss t r u c t u r ed e s i g n ，u n i f o r ma c c e l e r a t e df e a t u r e ，l o wf r i c t i o n f e a t u r ea n dS OO n O n eo ft h er e q u i r e m e n t so f t h e h i g h s
15、p e e dh y d r a u l i cc y l i n d e ri sat r a n s i e n th i g h s p e e d f l u i df l o wa n d h i g hp o w e rs t a t i o n I n c h a p t e r4 ，a f t e ra n a l y s i st h es v s t e m d e m a n d sa n dm o d e l i n go ft h ea c c u m u l a t o r s ，t h ed e s i g no f h i g h s p e e df l o
16、wC O n t r 0 1 v a l v ei Sd i s c u s s e d A n o t h e ro ft h e r e q u i r e m e n t s o ft h e h i g h - s p e e dh y d r a u l i cc y l i n d e fi st h e 塑堡查兰堕主兰丝垒生一 a b s o r p t i o no fs h o c k I nc h a p t e r5 ，ad e s i g no f ah i g h - s p e e dh y d r a u l i cs h o c ka b s o r b e r b a s e do nn e w p r i n c i p l e si sp r o p o s e d I nc h a p t e r6 ，b yd y n a m i cm o d e l i n ga n dd i g k a ls i m u l a t i o n ，t h ec h a n g e so f t h e d e s i g
