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液压电机叶片泵能量转化效率的分析

作　者: 祁琦
导　师: 冀宏
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 液压电机叶片泵 能量转化效率 电机电磁场数值解析 辅助泵 流场解析
分类号: TH31
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 145次
引　用: 7次
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内容摘要


液压电机泵是新一代液压动力单元,相对于传统的“三段式”液压动力单元,液压电机泵具有结构紧凑、静音、无外泄漏、效率较高等突出优点,具有广阔的应用前景。液压电机叶片泵(兰州理工大学专利)将叶片泵芯插入特制电动机转子内部使得电动机和液压叶片泵合为一体,电机泵的体积大为减小;特制电机去除了电机冷却风扇,采用液压油在泵内的流动对电机泵进行冷却,设置了前置辅助泵以提高叶片泵的吸油性能,使得电机泵的噪声大为降低。本论文主要针对液压电机叶片泵的能量转换效率进行分析和研究。电机叶片泵的主要能量损耗包括电动机损耗、叶片泵损耗、沿程压力损失、油膜损耗和前置辅助泵损耗。通过理论分析、电磁场和流场数值解析,计算得出液压电机叶片泵在额定工况时的效率为63.77%,比传统液压动力单元高1.5%;并获得了辅助离心泵主要结构参数对主泵吸油性能和能量损失的影响规律。论文主要结构如下:第一章,论述了液压电机泵的国内外研究和发展状况,论述了本课题的研究意义和提高电机叶片泵效率的重要性,最后阐述了本文的主要研究内容。第二章,分析了液压电机叶片泵能量损耗机理,能量损耗主要由五部分构成:电动机损耗、叶片泵损耗、沿程压力损失、油膜损耗和前置辅助泵损耗。讨论了五部分能量损耗产生的原因及解决方法。从电机理论方面入手,详细分析了电机叶片泵电机中的各项损耗,研究了减小电动机中损耗的方法。研究表明采用正弦绕组可以提高电机叶片泵中电机的效率。建立了电机叶片泵油膜损耗的计算模型。第三章,运用电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell 2D对电动机的瞬态特性进行了仿真分析,得到电机运行过程中的磁感应强度分布、磁力线、电流密度、功率损耗等曲线,通过与普通异步电动机的比较,分析了液压油对电机工作性能的影响。第四章,运用CFD软件FLUENT对前置辅助泵的十二种结构模型的内部流

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 液压电机叶片泵概述及课题来源  12-13
  1.2 液压电机泵的研究与发展概况  13-17
    1.2.1 液压泵集成在电机两侧的结构  14-15
    1.2.2 液压泵集成在电机转子内部  15-17
  1.3 本课题研究的意义  17-20
  1.4 本课题拟采用的研究方法及主要研究内容  20-21
第二章 液压电机叶片泵能量损耗机理的分析  21-44
  2.1 液压电机叶片泵能量损耗的构成  21-23
  2.2 电动机能量损耗分析及解决方法  23-40
    2.2.1 影响铜耗因素的分析及减少铜耗的技术  23
    2.2.2 影响铁耗因素的分析及减少铁耗的技术  23-25
    2.2.3 杂散损耗的分析及抑制  25-38
    2.2.4 机械损耗的分析及抑制  38-40
  2.3 油膜损耗计算模型的建立  40-43
  2.4 前置辅助泵损耗和沿程压力损失的分析  43
  2.5 叶片泵损耗及效率  43
  2.6 本章小结  43-44
第三章 液压电机叶片泵电机的瞬态电磁场数值解析  44-68
  3.1 求解电机电磁场问题的方法  44-45
  3.2 有限元法求解电磁场概述  45-46
  3.3 Ansoft Maxwell有限元分析软件  46-48
  3.4 电机模型的建立  48-50
  3.5 电机叶片泵电动机仿真分析  50-62
    3.5.1 电动机电磁场分析流程  50-52
    3.5.2 电机叶片泵电动机在Maxwell 2D下的瞬态仿真  52-62
  3.6 电磁场仿真结果及其分析  62-67
    3.6.1 油液对电机特性的影响  62-66
    3.6.2 后处理电磁场分析  66-67
  3.7 本章小结  67-68
第四章 电机叶片泵流场数值解析  68-82
  4.1 流场数值解析中基本方程及FLUENT软件基本结构  68-72
    4.1.1 不可压缩湍流基本方程  68-70
    4.1.2 FLUENT软件基本结构  70-72
  4.2 计算模型及边界条件  72-74
  4.3 前置辅助泵流场分析  74-79
    4.3.1 全流场静压分布规律  75-77
    4.3.2 出口静压分析  77-79
  4.4 流体流动造成功率损耗分析  79-80
  4.5 流体流动对电机叶片泵所产生的功率损耗  80
  4.6 本章小结  80-82
第五章 液压电机叶片泵能量转化效率的计算  82-88
  5.1 液压电机叶片泵能量损耗和效率的计算  82-86
    5.1.1 电动机损耗  82
    5.1.2 油膜损耗  82-84
    5.1.3 叶片泵的损耗和效率  84-85
    5.1.4 前置辅助泵损耗  85-86
    5.1.5 沿程压力损失  86
  5.2 液压电机叶片泵的总损耗和效率  86
  5.3 传统液压动力单元的效率  86
  5.4 本章小结  86-88
总结与展望  88-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文  94-95
附录B 电机性能数据  95-100

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵 > 叶片式泵
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