气动快速开关阀的设计和试验

发布时间：2017-04-20 03:00

  本文关键词：气动快速开关阀的设计和试验，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的高速发展,开关阀也逐渐引起人们的关注,但对气动高速开关阀的研究仍以国际几个气动元件生产厂商为主。我国对高速气动开关阀的研究较少,而且研究工作不连续,与国际先进技术相比仍然差距很大。本文设计了一种以双向冲击气缸为执行机构的气动快速开关阀,并进行了模拟仿真和实验测试,主要工作如下:(1)气动快速开关碟阀的结构设计。主要包括:双向冲击气缸整体结构设计,并对活塞杆、缓冲节流孔、端盖、阀芯阀瓣、缸筒、中盖等关键部件进行了详细设计计算;碟阀的选型和计算;双向气缸与蝶阀连接装置的设计。获得了一种新型气动快速开关蝶阀。(2)采用AMESim软件分析了内置三位五通换向阀的性能,主要研究了不同气源压力下阀芯在阀瓣内移动时各项参数对阀门的性能影响。研究表明:阀门的响应时间不随气源压力的变化而变化,响应时间为26ms;不同气源压力下阀芯从开始运动到焓流量达到最大值所需时间大致相等,约为10ms。(3)结合ADAMS软件对气动快速开关阀的启闭过程动力仿真和LMS Imagine.Lab AMESim软件对气动缓冲装置的仿真模拟,得到了阀门启闭过程中阀轴和活塞杆的速度、位移等的变化情况。结果表明:双向冲击气缸在0.7MPa气源压力驱动下,开关碟阀启闭迅速,阀门开启和阀门关闭所需时间相近,约为0.038s;将气动缓冲装置安装在缓冲器活塞杆前端距动力转换装置左边顶点距离为20.5mm处,可有效避免阀板撞击阀座。(4)制作了双向冲击气缸的测试平台,分别测出在不同气源压力下活塞杆速度、最大冲击动能和回程动能的变化情况和活塞杆负载重物下气源压力和回程时间的关系。实验结果表明:双向冲击气缸的最佳工作行程应在60~90mm之间;回程动能比冲击动能要低4%-8%,在负重状态下,气源压力每提升0.1bar,活塞杆回程时间缩短约10%。
【关键词】：气动开关阀 双向冲击气缸 AMESim仿真 气动缓冲 冲击能量
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 背景意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国内外开关阀的设计12-13
• 1.2.2 冲击气缸的仿真计算13-14
• 1.2.3 冲击气缸的实验系统研究14-15
• 1.3 气动系统建模的理论基础15-19
• 1.3.1 流量过程15-17
• 1.3.2 温度压力方程17-19
• 1.4 动力学计算分析过程19
• 1.5 ADAMS动力仿真求解器算法19-21
• 1.6 ADAMS运动学分析21-22
• 1.7 ADAMS动力学分析22-23
• 1.8 主要研究内容23-25
• 第二章 气动快速开关阀的设计25-41
• 2.1 冲击气缸技术的理论研究25-26
• 2.2 一般气缸结构分析26-27
• 2.2.1 冲击气缸的工作过程26-27
• 2.2.2 一般双作用气缸的结构27
• 2.3 双向冲击气缸整体设计27-29
• 2.3.1 双向冲击气缸的整体结构设计27-28
• 2.3.2 双向冲击气缸的结构设计特点28-29
• 2.3.3 双向冲击气缸的工作原理29
• 2.4 气缸零件的设计29-33
• 2.4.1 活塞杆的结构设计29-30
• 2.4.2 缓冲节流孔的设计30-31
• 2.4.3 阀芯和阀瓣的设计31-32
• 2.4.4 气缸前端盖的设计32
• 2.4.5 缸筒的设计32-33
• 2.4.6 中盖与喷口的设计33
• 2.5 活塞密封的设计33-34
• 2.6 阀门的选择34-38
• 2.6.1 阀门的结构34-35
• 2.6.2 阀门参数的计算35-38
• 2.7 动力转换装置的设计38-39
• 2.7.1 动力转换装置的结构38-39
• 2.7.2 动力转换装置的尺寸设计39
• 2.8 本章小结39-41
• 第三章 双向冲击气缸内置气控换向阀的仿真与分析41-51
• 3.1 三位五通换向阀的工作原理41-42
• 3.2 数学模型42-44
• 3.3 建模与仿真44-46
• 3.4 结果与分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 气动快速开关阀的动力学分析51-65
• 4.1 气动快速开关阀的动力学方程51-52
• 4.2 仿真模型52-53
• 4.3 运动模型的约束类型53-55
• 4.4 气动快速开关阀的动力仿真55-63
• 4.4.1 阀门开启过程56-59
• 4.4.2 缓冲器59-61
• 4.4.3 缓冲器安装位置的确定61
• 4.4.4 缓冲结果分析61-63
• 4.5 阀门关闭过程63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 双向冲击气缸的实验测试65-73
• 5.1 气动系统设备参数65-67
• 5.2 双向冲击气缸的性能测试67-71
• 5.2.1 双向冲击气缸行程与速度的关系测试68-70
• 5.2.2 气源压力与回程时间的测试70-71
• 5.2.3 气源压力与动能的关系测试71
• 5.3 本章小结71-73
• 第六章 结论与展望73-77
• 6.1 结论73-74
• 6.2 创新与展望74-77
• 6.2.1 创新点74
• 6.2.2 展望74-77
• 参考文献77-83
• 攻读硕士期间已发表论文和专利83-85
• 致谢85

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