高压电—气流量伺服阀的仿真研究

发布时间：2020-04-22 10:01

【摘要】： 电-气伺服阀是气压伺服系统中的关键组成部件,其性能会直接影响整个系统的性能。由于高压气动技术可以改善系统动态性能、提高系统速度、实现元件小型化,其应用越来越受到人们的重视。因此,研制高压电-气流量伺服阀具有十分重要的工程实际意义。本课题所研制的高压电-气流量伺服阀的工作压力为5.0MPa,属于高压气动技术的范畴,其压力是普通电-气伺服阀工作压力的5倍。本文首先对电-气伺服阀的组成原理及工作原理进行了全面的分析,完成了电-气伺服阀的总体结构设计。包括阀芯总体结构与尺寸、阀芯开口形状、比例电磁铁的选择等,为获得较理想的压力-流量特性,重点设计了两种阀芯结构与尺寸以便于对比分析。在设计过程中,广泛地采用了无因次特性法,并尽可能地用曲线的形式给出直观结果。在总体结构设计的基础上,运用三维绘图软件SolidWorks绘制了电-气伺服阀的主流道模型,利用FLUENT软件对不同结构的阀的内部流场进行了仿真,直反映了阀内部气体的流动状态,真实描述了阀内部压力场、速度场等分布情况,通过对仿真结果的对比分析,确定了较优结构方案。最后,对阀芯的受力情况作了全面的分析,主要包括稳态气流反力、瞬态气流反力和粘性摩擦阻力。由这三种力和电磁铁驱动力及平衡弹簧力,列出了阀芯的运动方程,并在Simulink中建立时域仿真模型,完成了阀芯开启过程的动态仿真。仿真结果表明高压电-气流量伺服阀具有良好的开启性能。本文完成了高压电-气流量伺服阀的理论研究工作,其结果对制造样机,进行实验研究具有一定的指导意义。
【图文】：

组成原理,伺服阀,可动部件

成电-气伺服阀的主要部件是：可动驱动机构动机构有机械式、气压式和电磁式三种，电磁式最为普遍。在无输入信号可动部件处于中位（也称零位），这时阀的输出功率为零。机械式驱动机使可动部件移动，通过弹性元件将机械力转化为可动部件的位移；气压式机构分别以气压力和电磁力作用在可动部件上，是通过弹性元件转变为位气动放大器动放大器对输出气流的压力、流量和功率进行控制。常采用三种控制原理制，二是能量转换与分配控制，三是脉宽调制控制。以节流控制原理工作，通过改变可动部件的位置来调节节流面积，从而控制通过放大器的气体这类放大器有滑阀、喷嘴-挡板阀等。以能量转换与分配控制原理工作的代表是射流管阀。以脉宽调制方式工作的气动放大器的典型代表是滑阀、。-气伺服阀的一般组成结构如图 2.1 所示。

滑阀,工作原理,凸肩

本课题所研究的高压电-气流量伺服阀借鉴 FESTO 公司的MYPE 系列电-气流量结构，因此在研究放大器部分时以滑阀为主，以下简要介绍滑阀的类型及工作）滑阀的类型滑阀的阀芯是具有多凸肩的圆柱体，凸肩棱边与阀体（或阀套）内凹槽棱边组。以凸肩的多少，滑阀分为二凸肩、三凸肩、四凸肩（如图 2.2）。按阀芯处于流口的开闭状况，，滑阀又分为中开阀和中闭阀。中开阀又称正开口阀，阀芯凸之间构成的是负重迭（负遮盖）量，如图 2.2(a)所示；中闭阀又有零开口阀（）和负开口阀（正重迭量）两种，如图 2.2(b)、(c)所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH138.52

【参考文献】