机载二维（2D）电液换向阀及其电-机械转换器的设计与研究
发布时间：2021-10-29 01:29
在现代航空技术的发展进程中,电液换向阀作为整个机载液压系统中必不可少的电液控制元件之一,对整个系统的性能及可靠性有着重要的影响。相比传统的直动式机载电液控制阀,采用二维（2D）结构的电液控制阀避免了电磁铁直接驱动主阀芯移动,而是采用驱动阀芯转动来调节阀芯敏感腔内的高压油液来驱动主阀芯移动的,因此具有重量小、耐高压、功重比高、驱动方便、抗污染等级高等优点,近年来广泛应用在航空航天领域。本文从实际需求出发,利用二维（2D）阀的技术优势设计了两种技术方案并对其进行如下几点的研究:（1）根据相应的技术要求设计了两种机载二维（2D）电液换向阀,提出了两种不同工作原理的电液换向阀设计方案,并完成了其阀体结构及电-机械转换器等模块的结构设计。（2）分别对两种阀用电-机械转换器建立相应的数学模型,并利用Maxwell软件进行磁场仿真研究,通过对影响磁路分布结构的因素进行变参数仿真,从而提高其输出扭矩。同时对其在高温环境下的热稳定性进行仿真研究,极端工况下两种电-机械转换器的热平衡温度均未超过85℃（3）对先导式二维（2D）电液换向阀的阀体耐压强度、阀口开度、主阀芯驱动力、复位弹簧等重要结构和部件进行校...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直动式电液换向阀结构示意图
图 1-1 直动式电液换向阀结构示意图换向阀就是采用两个开关电磁铁来直接驱动阀芯移动，这种控制、成本低廉、可靠性高等优点，但是由于其开关电磁铁的最大驱无法实现较大的阀口开度，当进一步提高该阀的额定流量和压力会导致其体积和质量急剧增加，因此该结构无法应用在高压大流工作压力 21MPa 时，P-A 口的流量为 20L/min，动态响应时间为也达到了 2.2kg。而机载设备普遍对重量有着较高的要求，因此已经无法满足现代航空领域对电液控制阀在，高功率重量比、高等方面的需求。式射流管伺服电液换向阀动式电液换向阀无法在一些高压大流量的场合应用，但是先导式解决这个问题。与直动式换向阀的工作原理不同，先导式电液换主阀模块组成的二级电液控制机构，来实现油液换向的功能[7]。格（MOOG）公司设计的带有阀芯位移反馈机构的先导式射流管示意图：
矩马达通电时，产生的电磁力使射流管喷嘴偏离零一侧的接收器，而另一侧接收器得到的流量较少造芯则会在压力差的作用下产生位移。而该电液换向主阀芯右侧设计有位移传感器来实时反馈阀芯的行递到控制机构来调整射流管的偏转角度，从而实现负载流量大、控制精度高、先导级的最低控制压力构复杂而且射流管的直径较小，当油液被固体杂质阀在抗污染等级、功重比和可靠性方面不能较好的喷嘴挡板式电液换向阀型喷嘴挡板式电液伺服阀是在上世纪 50 年代初期在航空领域中。利用力矩马达控制的挡板来改变先嘴两端的压力来实现与之相通的主阀芯两端的压力的反馈杆则与主阀芯联接，构成一个机械位移反馈图 1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Maxwell 3D的不同磁路双定子单转子电磁制动器制动力矩研究[J]. 申锋,赵朝会,夏莉. 电机与控制应用. 2018(05)
[2]单相永磁力矩马达的力矩转角特性[J]. 孟彬,林琼. 机械科学与技术. 2018(04)
[3]直动式机载2D电液压力伺服阀特性[J]. 左希庆,阮健,刘国文,俞浙青. 航空学报. 2017(11)
[4]斜槽型2D伺服阀的阀芯高低压孔设计与实验研究[J]. 罗方赞,金丁灿. 机床与液压. 2017(07)
[5]随机振动下电磁换向阀的动态特性研究[J]. 杨忠炯,包捷,周立强. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]二维电液比例换向阀动态特性及稳定性分析[J]. 李胜,阮健,孟彬. 机械工程学报. 2016(02)
[7]通径12.5 mm新型2D数字伺服阀实验研究[J]. 李祖华,孙杰,李胜,阮健. 轻工机械. 2015(06)
[8]航空高速电磁阀驱动器的设计[J]. 周飞. 航空制造技术. 2015(Z2)
[9]基于ANSYS的直流电磁铁温度场仿真分析[J]. 王春民,沙超,孙磊,曾维亮. 液压与气动. 2015(12)
[10]2D电液比例换向阀阀芯卡紧力分析[J]. 刘国文,阮健,李胜,孟彬,左希庆. 中国机械工程. 2015(15)
博士论文
[1]射流管伺服阀的模型构建与仿真研究[D]. 张颖.西北工业大学 2015
[2]一类电液流量控制阀的关键技术研究[D]. 丁川.浙江大学 2014
[3]新型2D阀用电—机械转换器及其应用研究[D]. 孟彬.浙江工业大学 2013
[4]直动式电液伺服阀关键技术的研究[D]. 李其朋.浙江大学 2005
硕士论文
[1]射流管式电液伺服阀零偏机理研究[D]. 熊仝.武汉工程大学 2017
[2]本安型二维（2D）电液比例换向阀的设计与研究[D]. 丁方园.浙江工业大学 2017
[3]机载二维微小型电液高速开关阀及其驱动机构设计与研究[D]. 赵建涛.浙江工业大学 2016
[4]大流量电液换向阀的动态特性及流场特性仿真[D]. 殷英.太原理工大学 2016
[5]二维（2D）电液伺服阀用湿式力矩马达的研究[D]. 刘奎.浙江工业大学 2016
[6]2D高速开关阀及其变传动比机构的研究[D]. 刁惠君.浙江工业大学 2015
[7]数字式大流量2D比例换向阀控制器的设计与研究[D]. 徐龙稳.浙江工业大学 2015
[8]大流量2D电液比例换向阀的设计及研究[D]. 励伟.浙江工业大学 2013
[9]基于磁栅式导磁套的比例电磁铁关键技术研究[D]. 周星.浙江大学 2012
[10]以高速开关阀为导阀的多路换向阀的研究[D]. 朱丹.吉林大学 2009
本文编号：3463699
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直动式电液换向阀结构示意图
图 1-1 直动式电液换向阀结构示意图换向阀就是采用两个开关电磁铁来直接驱动阀芯移动，这种控制、成本低廉、可靠性高等优点，但是由于其开关电磁铁的最大驱无法实现较大的阀口开度，当进一步提高该阀的额定流量和压力会导致其体积和质量急剧增加，因此该结构无法应用在高压大流工作压力 21MPa 时，P-A 口的流量为 20L/min，动态响应时间为也达到了 2.2kg。而机载设备普遍对重量有着较高的要求，因此已经无法满足现代航空领域对电液控制阀在，高功率重量比、高等方面的需求。式射流管伺服电液换向阀动式电液换向阀无法在一些高压大流量的场合应用，但是先导式解决这个问题。与直动式换向阀的工作原理不同，先导式电液换主阀模块组成的二级电液控制机构，来实现油液换向的功能[7]。格（MOOG）公司设计的带有阀芯位移反馈机构的先导式射流管示意图：
矩马达通电时，产生的电磁力使射流管喷嘴偏离零一侧的接收器，而另一侧接收器得到的流量较少造芯则会在压力差的作用下产生位移。而该电液换向主阀芯右侧设计有位移传感器来实时反馈阀芯的行递到控制机构来调整射流管的偏转角度，从而实现负载流量大、控制精度高、先导级的最低控制压力构复杂而且射流管的直径较小，当油液被固体杂质阀在抗污染等级、功重比和可靠性方面不能较好的喷嘴挡板式电液换向阀型喷嘴挡板式电液伺服阀是在上世纪 50 年代初期在航空领域中。利用力矩马达控制的挡板来改变先嘴两端的压力来实现与之相通的主阀芯两端的压力的反馈杆则与主阀芯联接，构成一个机械位移反馈图 1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Maxwell 3D的不同磁路双定子单转子电磁制动器制动力矩研究[J]. 申锋,赵朝会,夏莉. 电机与控制应用. 2018(05)
[2]单相永磁力矩马达的力矩转角特性[J]. 孟彬,林琼. 机械科学与技术. 2018(04)
[3]直动式机载2D电液压力伺服阀特性[J]. 左希庆,阮健,刘国文,俞浙青. 航空学报. 2017(11)
[4]斜槽型2D伺服阀的阀芯高低压孔设计与实验研究[J]. 罗方赞,金丁灿. 机床与液压. 2017(07)
[5]随机振动下电磁换向阀的动态特性研究[J]. 杨忠炯,包捷,周立强. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]二维电液比例换向阀动态特性及稳定性分析[J]. 李胜,阮健,孟彬. 机械工程学报. 2016(02)
[7]通径12.5 mm新型2D数字伺服阀实验研究[J]. 李祖华,孙杰,李胜,阮健. 轻工机械. 2015(06)
[8]航空高速电磁阀驱动器的设计[J]. 周飞. 航空制造技术. 2015(Z2)
[9]基于ANSYS的直流电磁铁温度场仿真分析[J]. 王春民,沙超,孙磊,曾维亮. 液压与气动. 2015(12)
[10]2D电液比例换向阀阀芯卡紧力分析[J]. 刘国文,阮健,李胜,孟彬,左希庆. 中国机械工程. 2015(15)
博士论文
[1]射流管伺服阀的模型构建与仿真研究[D]. 张颖.西北工业大学 2015
[2]一类电液流量控制阀的关键技术研究[D]. 丁川.浙江大学 2014
[3]新型2D阀用电—机械转换器及其应用研究[D]. 孟彬.浙江工业大学 2013
[4]直动式电液伺服阀关键技术的研究[D]. 李其朋.浙江大学 2005
硕士论文
[1]射流管式电液伺服阀零偏机理研究[D]. 熊仝.武汉工程大学 2017
[2]本安型二维（2D）电液比例换向阀的设计与研究[D]. 丁方园.浙江工业大学 2017
[3]机载二维微小型电液高速开关阀及其驱动机构设计与研究[D]. 赵建涛.浙江工业大学 2016
[4]大流量电液换向阀的动态特性及流场特性仿真[D]. 殷英.太原理工大学 2016
[5]二维（2D）电液伺服阀用湿式力矩马达的研究[D]. 刘奎.浙江工业大学 2016
[6]2D高速开关阀及其变传动比机构的研究[D]. 刁惠君.浙江工业大学 2015
[7]数字式大流量2D比例换向阀控制器的设计与研究[D]. 徐龙稳.浙江工业大学 2015
[8]大流量2D电液比例换向阀的设计及研究[D]. 励伟.浙江工业大学 2013
[9]基于磁栅式导磁套的比例电磁铁关键技术研究[D]. 周星.浙江大学 2012
[10]以高速开关阀为导阀的多路换向阀的研究[D]. 朱丹.吉林大学 2009
本文编号：3463699
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