300MN模锻水压机液压变压器系统故障仿真及可靠性分析

摘要

300MN模锻水压机采用泵—蓄能器传动,为提高传动效率,采用液压变压器系统进行压力分级。然而,由于变压器系统具有高压力、大流量的特点,其性能退化严重,经常出现回程时间过长以至于无法进行长行程加压、工作缸压力在左右变压器交替工作时严重下降等故障。为此,对变压器系统进行故障仿真及可靠性分析,找出故障产生的原因并提出防止故障发生的措施,并为系统的维修决策提供基础,对水压机的使用与维护具有重要指导意义。
　　 基于AMESim软件建立了液压变压器系统的仿真模型,查阅相关文献对模型参数进行分析计算,使模型与实际系统尽量一致;针对现场变压器不时发生回程时间过长导致无法长行程加压这一故障,通过仿真分析得到了操纵分配器排水阀开启度、充液罐压力和分配器阀芯开启度对回程时间的影响规律,得出了发生无法长行程加压故障的条件;针对工作缸压力值在左右变压器交替工作时出现严重下降这一故障,通过仿真分析得到了工作缸泄漏间隙、凸轮转角跟随响应滞后等因素对工作缸压力下降值的影响规律,同时推导出了判断工作缸泄漏间隙的经验公式;采用故障树分析法对变压器系统可靠性进行了分析,得到了系统故障模式、可靠度曲线及元件重要度。
　　 研究结果表明:加大凸轮升程、消除凸轮顶杆与阀杆间隙、更换过度磨损凸轮以控制排水阀开启度大于26.5mm,充液罐压力大于1.1MPa时报警,分配器阀芯开启度小于25％时及时维修,可以有效缩短回程时间,防止无法长行程加压故障发生;优化凸轮跟随响应时间,或当其中一个变压器工作过程尚未结束就提前启动另一个变压器开始工作,可以大大减小工作缸压降值;研究得到的变压器不同使用时间下的故障概率,对设备维修决策具有理论指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 液压变压器研究现状

1.3 仿真技术在液压系统研究中的应用

1.4 液压系统可靠性研究现状

1.4.1 可靠性工程发展与研究现状

1.4.2 故障树分析法在系统可靠性分析中的应用

1.5 本文研究内容

第二章 液压变压器系统仿真模型的建立

2.1 300MN模锻水压机液压变压器系统工作原理分析

2.2 液压变压器系统水路系统仿真模型建立

2.2.1 泵站仿真建模

2.2.2 变压器操纵分配器仿真建模

2.2.3 变压器分配器仿真建模

2.2.4 左右变压器仿真建模

2.2.5 工作缸及工件建模

2.2.6 管道及液压介质仿真建模

2.3 液压变压器系统操纵油路系统仿真建模

2.3.1 动力系统建模

2.3.2 方向流量控制系统建模

2.3.3 操纵分配器驱动系统建模

2.4 液压变压器系统总体模型

2.5 本章小结

第三章 液压变压器系统故障分析仿真

3.1 变压器回程时间过长故障分析仿真

3.1.1 回程时间影响因素分析

3.1.2 操纵分配器排水阀开启度对回程时间的影响

3.1.3 充液罐压力对回程时间的影响

3.1.4 变压器分配器阀芯开启度对回程时间的影响

3.1.5 无法长行程加压故障条件

3.1.6 防止回程时间过长的措施

3.2 工作缸压力严重下降故障分析仿真

3.2.1 工作缸压力下降影响因素分析

3.2.2 工作缸泄露间隙对工作缸压降的影响

3.2.3 凸轮转角跟随响应时间对工作缸压降的影响

3.2.4 工作缸泄漏间隙估计

3.2.5 减小工作缸压力下降的措施

3.3 本章小结

第四章 液压变压器系统可靠性分析

4.1 液压变压器系统元件故障密度函数与基本可靠性模型

4.1.1 液压变压器系统元件故障密度函数

4.1.2 液压变压器系统基本可靠性模型

4.2 水压机变压器系统故障树分析

4.2.1 变压器系统故障树的构建

4.2.2 变压器系统故障树的定性分析

4.2.3 变压器系统故障树的定量分析

4.3 本章小结

第五章 液压变压器系统实验研究

5.1 仿真模型验证实验

5.1.1 实验目的

5.1.2 实验条件及方法

5.1.3 实验数据

5.1.3 实验结果分析

5.2 操纵分配器排水阀开启度对变压器回程时间影响规律验证实验

5.2.1 实验目的

5.2.2 实验条件及方法

5.2.3 实验数据

5.2.4 实验结果分析

5.3 凸轮转角跟随响应时间对工作缸压降影响规律验证实验

5.3.1 实验目的

5.3.2 实验条件及方法

5.3.3 实验数据

5.3.4 实验结果分析

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间研究成果