船用变速恒频液力调速系统特性研究

发布时间：2017-09-02 18:36

  本文关键词：船用变速恒频液力调速系统特性研究

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【摘要】：船舶主机驱动船舶航行时，船舶轴带发电系统能够利用主机富余功率带动轴带发电机发电。采用船舶轴带发电系统能够降低船舶燃油和润滑油消耗量，减少维修费用，延长维修周期，有利于提高船舶机舱空间利用率。随着船舶综合化电力系统的发展，船舶轴带发电系统正向大容量、高效率、高可靠性和低成本方向发展。 船舶在航行时，船舶主机的转速、转矩需要不断变化来改变螺旋桨上的功率，使之符合船舶航行工况，而轴带发电系统输入端转速、转矩也随船舶主机转速、转矩变化而改变。当通过传递系统作用到轴带发电机上的转速、转矩不稳定，将导致发电机不能正常工作。要使轴带发电机正常发电并输出频率恒定，当前主要采用转速补偿和频率补偿两种方式解决。转速补偿方式由于效率低下逐渐被淘汰，而频率补偿方式随发电系统容量的增加，存在成本高、可靠性低等问题。研究一种由轮系和导叶可调式液力变矩器组合的变速恒频液力调速系统，该系统能够在变速输入条件下以恒定转速输出，保证轴带发电机正常工作，使发电频率稳定，不需要变频装置，提高轴带发电系统的可靠性。同时变速恒频液力调速系统采用了液力元件，能够过滤转速变化带来的振动与冲击，降低尖峰载荷，延长系统的使用寿命。变速恒频液力调速系统的研究，为船舶轴带发电系统发展提供了一种新的途径，同时拓展液力传动应用范围，具有重要的理论意义和工程应用价值。 以变速恒频液力调速系统为研究对象，主要的研究内容如下： （1）提出一种采用变速恒频液力调速系统的轴带发电系统，建立变速恒频液力调速系统与轴带发电机的数学模型。变速恒频液力调速系统能够通过调节导叶可调式液力变矩器可调导轮叶片角度，实现系统的变速输入、恒速输出。根据船舶上使用的电网工作频率，确定变速恒频液力调速系统输出转速和轴带发电机输入转速，对变速恒频液力调速系统及内部元件进行设计。 （2）根据变速恒频液力调速系统机械传动特性，研究系统功率流向，分析循环功率与输出功率数学关系。建立系统机械传动部分复合轮系模型，对其差动轮系在变速、变矩条件下传动进行动力学特性分析，，获得瞬态载荷下的瞬态响应。 （3）设计一款导叶可调式液力变矩器，运用CFD软件，数值模拟导叶可调式液力变矩器不同开度、不同转速比下内流场情况，得到各个工况点下的流场速度、压力分布情况与可调导轮叶片压力分布变化规律，计算并分析变矩器可调导轮调节特性。 （4）建立导叶可调式液力变矩器调节机构模型，得到可调导轮叶片开度与调节机构旋转角度之间的数学关系。结合变矩器CFD数值模拟分析结果，对调节机构进行流固耦合分析，研究变矩器处于不同开度、不同转速比下工作时调节机构控制可调导轮叶片位置所受的应力、应变情况，为合理设计调节机构结构和选择合适的调节电机提供参考。
【关键词】：变速恒频 液力调速系统 差动轮系 导叶可调式液力变矩器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景、目的及意义12-14
• 1.2 液力调速系统研究现状14-17
• 1.2.1 国外液力调速系统研究现状14-16
• 1.2.2 国内液力调速系统研究现状16-17
• 1.3 研究内容17-20
• 第2章 轴带发电系统模型与变速恒频液力调速系统20-40
• 2.1 船用变速恒频液力调速轴带发电系统模型20-29
• 2.1.1 变速恒频液力调速系统模型20-27
• 2.1.2 轴带发电机数学模型27-29
• 2.2 轴带发电系统与船舶主机功率的匹配29-31
• 2.3 变速恒频液力调速系统设计31-38
• 2.3.1 液力调速系统总体设计31-33
• 2.3.2 复合轮系设计33-34
• 2.3.3 导叶可调式液力变矩器设计34-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第3章 变速恒频液力调速系统复合轮系动力学特性分析40-48
• 3.1 液力调速系统复合轮系模型40-41
• 3.2 差动轮系瞬态动力学仿真41-44
• 3.3 差动轮系瞬态动力学仿真结果及分析44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 导叶可调式液力变矩器流场分析及特性计算48-64
• 4.1 导叶可调式液力变矩器计算模型48-50
• 4.2 导叶可调式液力变矩器流场数值模拟50-54
• 4.3 流场数值模拟结果及分析54-62
• 4.3.1 整体流场分析54-57
• 4.3.2 导叶流场分析57-62
• 4.4 导叶可调式液力变矩器性能分析62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 变速恒频液力调速系统导叶调节机构特性分析64-78
• 5.1 导叶调节机构原理及模型64-66
• 5.2 调节机构流固耦合分析66-70
• 5.2.1 流固耦合计算载荷确定66-68
• 5.2.2 调节机构流固耦合计算68-70
• 5.3 调节机构流固耦合结果分析70-74
• 5.4 电机选取74-76
• 5.5 本章小结76-78
• 第6章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-86
• 作者简介86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：780239