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气缸低速爬行特性及其特征判据的研究
中文名称: 气缸低速爬行特性及其特征判据的研究
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论文编号: 3121772收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Research on Low-speed Stick-slip Characteristics and Criterion of Pneumatic Cylinder
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 机械制造及其自动化
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 爬行 摩擦 判定式 量纲分析 起动冲击 摩擦力 气缸
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论文简介:气缸低速运动时有时会出现爬行现象,这会影响气缸的运动平稳性,严重的还会造成作业失误和设备损坏。气缸的爬行现象不可能完全地消除,只能通过预测爬行工况区并设定合适的气缸工作参数,使气缸避免出现爬行。然而气缸爬行是一种涉及多种因素的复杂现象,到底在怎样的工况参数下气缸不出现爬行,如何事先预测爬行出现以便能够避开爬行区,确定气缸正常工作范围,保持平稳运动状态,这是气缸设计和使用过程中一个国内外长期尚未解决的问题。 论文针对气缸低速爬行现象特征判据的课题,进行了深入的理论分析和试验研究。首先,深入地分析了气缸产生爬行现象的机理和影响因素。然后,以工业应用中常用的气缸为研究对象,对气缸摩擦力模型、判定气缸爬行的评价基准、气缸爬行工况参数判定式等内容进行了研究。 为了建立正确描述气缸爬行运动的数学模型和仿真模型,通过试验数据拟合,对常用的摩擦力模型进行了比较分析,指出了目前描述气缸爬行的摩擦力模型的局限性,建立了表征气缸爬行运动的摩擦力模型──Stribeck指数函数模型。与其它摩擦力模型相比较,Stribeck指数函数模型最能代表气缸出现爬行时的摩擦力变化情况,可以显著提高气缸动力学模型的精度。 通过试验指出了目前国际上使用的首次波幅判据存在的误判问题。在对气缸运动特性和爬行特性试验数据分析归纳的基础上,提出了气缸爬行速度二次波幅判据:当速度波动的二次波幅大于气缸平均运行速度的一半时,气缸出现爬行现象。此判据能够避免爬行现象的误判,为气缸爬行判定提供了一个评价基准。 在测试、分析比较多种气缸摩擦力模型的基础上,通过理论分析首次导出了气缸爬行理论判定式:当速度波幅系数λ>1时,气缸出现爬行;反之,气缸不出现爬行。这一判定式可用于进气节流和排气节流两种回路中气缸爬行现象的预测,两者临界条件的表达式形式相同。综合考虑摩擦力、温度等因素,利用量纲分析方法,通过试验数据拟合和回归分析,首次提出了包含多个工况参数的气缸爬行综合回归判定式。通过对多种气缸进行试验测试分析,验证了此判定式的正确性和实用性,对气缸爬行理论判定式进行了修正。这是迄今为止获得的最简便实用的气缸爬行判定式,解决了由工况参数直接预测气缸爬行现象的问题,获得了日本SMC筑波技术中心相关研究人员的高度肯定。 此外,基于爬行机理,通过理论分析和试验测试,得出摩擦力是导致气缸起动瞬间产生冲击现象的首要因素,使用压力、负载质量、节流方式等是气缸产生起动冲击现象的主要影响因素。进一步阐明了气缸爬行和气缸起动冲击这两种现象的区别,为进一步分析气缸运动特性提供了理论和试验基础。
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