波浪能液压转换系统效率测试平台的设计与研究

【摘要】：波浪能利用技术发展至今，仍有很多技术难题没有得到解决，波浪能装置的能量转换效率低是制约波浪能利用技术进步的一个重要因素。本文的第一个研究目的是：在实验室环境下建立波浪能液压转换系统能量转换效率测试平台；第二个研究目的是：基于AMEsim对测试平台进行仿真分析，分析出影响波浪能装置能量转换效率的因素，并提出解决方案。 本项目所要设计的测试平台分为三级，本文进行的是第二级能量转换效率测试平台设计，在设计时，需要综合考虑第一级和第三级测试平台的工况。首先，拟定出液压系统工作原理图；其次，根据所拟定的原理图，对系统元件进行设计计算、选型。具体过程为：第一，根据第一级测试平台的输出，确定本文设计的液压系统的原动机为伺服电机，以伺服电机的参数为依据计算、选择液压源的参数与型号；第二，根据原动机的功率和第三级测试平台的输入功率，选择终端加载装置——交流测功机的型号；第三，对控制阀类和辅助元件进行选型；最后，依据液压系统元件的型号、参数，对液压系统进行装置结构设计。 本文所设计的液压系统的一个突出特点是：采用齿轮齿条摆动缸作为液压源，为系统提供具有一定压力和流量的工作介质。对于波浪能发电系统：通常波浪能转换来的机械能是小角度（不超过90°）摆动运动；摆动速度时刻变化，变化规律为：静止—最大速度—静止；摆动方向呈周期性变化，而且周期较短（不超过10s）。对于这种工况，现有的液压泵产品效率很低，而齿轮齿条摆动缸不存在该问题。因此本设计采用齿轮齿条摆动缸作为液压源。 在所设计的测试平台的基础上，基于AMEsim进行仿真分析，分析出影响波浪能液压转换系统转换效率的因素，主要有：液压源和负载特性不适应而造成的匹配损失、管道沿程压力损失等，提出了解决方案，如：对于匹配损失，可以设计为具有三个马达的液压系统等方案。 【关键词】：波浪能 液压转换系统 转换效率 测试平台 AMEsim
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P743.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状及发展方向9-11
• 1.3 课题概况11-12
• 1.4 本文主要内容12-13
• 第二章 波浪能液压转换系统的原理设计13-18
• 2.1 系统设计的技术要求13
• 2.2 机械能转换效率试验测试平台13-14
• 2.3 液压系统工作原理图的拟定14-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 波浪能液压转换系统的设计计算及元件选型18-31
• 3.1 已知组件及其参数18-19
• 3.1.1 伺服电机及其参数18
• 3.1.2 测功机及其参数18-19
• 3.2 动力组件的选型与计算19-20
• 3.3 执行组件的选型与计算20-22
• 3.4 增速器的选型22
• 3.5 液压控制阀的选型22-24
• 3.6 辅助组件的选型与计算24-28
• 3.6.1 蓄能器的选型与计算24-26
• 3.6.2 滤油器的选型26-28
• 3.7 测试组件的选型28-30
• 3.8 本章小结30-31
• 第四章 波浪能液压转换系统的装置结构设计31-44
• 4.1 液压阀块的设计31-37
• 4.1.1 液压阀块的优点31
• 4.1.2 阀块的设计原则31-32
• 4.1.3 阀块单元回路的选择32
• 4.1.4 阀块的设计过程32-37
• 4.2 油箱及其设计37-38
• 4.2.1 油箱的设计要点37
• 4.2.2 油箱容量的确定37-38
• 4.2.3 油箱材料与表面处理38
• 4.2.4 油箱附件38
• 4.3 液压泵组的结构设计38-39
• 4.4 蓄能器装置的设计安装39
• 4.5 液压泵站的设计39-40
• 4.5.1 概述39
• 4.5.2 泵站的基本设计要点39-40
• 4.5.3 泵站的具体设计40
• 4.6 管路和密封的设计40-43
• 4.6.1 管件作用及要求40-41
• 4.6.2 管件的选择与计算41-42
• 4.6.3 管接头和密封件的选择42-43
• 4.7 本章小结43-44
• 第五章 波浪能液压转换系统的仿真分析44-57
• 5.1 液压系统仿真技术简介44-45
• 5.2 基于 AMESim 的系统建模45-49
• 5.2.1 搭建系统模型45-46
• 5.2.2 分配子模型46-48
• 5.2.3 元件参数的设置48-49
• 5.3 系统仿真及其结果分析49-56
• 5.3.1 仿真结果50-55
• 5.3.2 结果分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-58
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 发表论文和科研情况说明61-62
• 致谢62-63

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