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第1章 绪论1

1.1 气压传动系统节能的研究背景和意义1

1.2 气压传动系统排气节能研究现状3

1.2.1 将排气能量转换成其他形式能量的节能研究状况3

1.2.2 设计节能回路减少排气腔耗气量以实现节能的研究状况4

1.2.3 气罐式排气回收节能研究状况6

1.3 有待研究解决的问题8

1.3.1 气罐式排气回收节能技术8

1.3.2 微型排气回收高效节能涡轮发电再利用技术10

第2章 排气回收控制系统的数学建模及仿真11

2.1 功率键合图法的基本思想及其在气动系统仿真领域的实现11

2.2 气罐式排气回收控制系统键合图模型的建立15

2.2.1 排气回收系统的工作原理16

2.2.2 系统键图模型的建立17

2.3 气罐式排气回收控制系统数学模型的建立22

2.3.1 能量方程23

2.3.2 气缸活塞的运动方程23

2.3.3 流量方程24

2.4 气罐式排气回收系统仿真模型的建立与实验验证26

2.4.1 仿真模型的建立27

2.4.2 仿真模型的实验验证27

2.5 微型排气回收涡轮发电系统相关数学模型的建立与实验验证30

2.5.1 基于AMESim的气动系统动态特性数学模型的建立30

2.5.2 AMESim仿真模型的实验验证31

2.5.3 涡轮叶片受力模型的建立32

2.5.4 微型涡轮输出转矩分析34

2.6 小结36

第3章 排气回收节能系统基本特性的实验37

3.1 实验内容及方法37

3.1.1 气罐式排气回收实验台搭建37

3.1.2 气罐式排气回收节能实验内容39

3.1.3 微型排气回收涡轮发电系统实验台搭建39

3.1.4 微型排气回收涡轮发电系统实验内容41

3.1.5 实验数据处理41

3.2 气罐式排气回收时对气缸动态特性的影响44

3.2.1 对气缸两腔压力的影响44

3.2.2 对气缸活塞运动特性的影响47

3.3 气罐式排气回收切换控制压差的理论分析50

3.3.1 数学模型的简化51

3.3.2 回收系统中影响气缸动态特性的因素分析52

3.3.3 排气回收切换控制压差的推导57

3.4 气罐式排气回收切换控制压差的实验59

3.4.1 实验内容及方法59

3.4.2 实验结果及分析59

3.5 气罐式排气回收切换控制判据及控制策略分析62

3.6 微型涡轮发电系统对气缸动态特性的影响62

3.6.1 不同气源压力下对气缸两腔压力的影响62

3.6.2 不同气源压力下对气缸活塞运动特性的影响64

3.7 小结65

第4章 排气回收装置的设计与实验66

4.1 气罐式排气回收控制装置的设计与实验66

4.1.1 定差减压阀控制装置66

4.1.2 差压开关控制装置70

4.1.3 气罐式排气回收控制装置的比较分析72

4.2 微型排气回收涡轮发电装置的设计与实验74

4.2.1 气缸排气侧冲击能量的分析75

4.2.2 微型涡轮发电系统的性能需求分析76

4.2.3 微型涡轮发电系统的方案设计77

4.2.4 微型涡轮发电装置的详细结构设计与优化78

4.2.5 微型涡轮输出特性数值模拟80

4.2.6 微型蜗壳结构优化设计分析83

4.2.7 微型涡轮系统发电的特性86

4.2.8 微型涡轮发电系统结构优化设计89

4.3 小结91

第5章 排气回收系统回收效率的评价方法93

5.1 气罐式排气回收系统的能量传递和转换过程分析93

5.2 气罐式排气回收效率评价方法的理论分析94

5.2.1 气缸排气腔初始能量分析94

5.2.2 回收能量分析95

5.2.3 气缸驱动腔能耗增加率的理论分析及实验97

5.2.4 排气回收效率的评价方法101

5.3 气罐式排气回收效率的实验101

5.4 微型排气回收涡轮发电系统转换效率的分析103

5.4.1 输入能量分析103

5.4.2 输出能量分析104

5.4.3 微型涡轮发电系统效率计算105

5.4.4 效率实测分析105

5.5 小结106

后记 总结与展望108

附录 Matlab/Simulink仿真程序110

参考文献114