大流量电液伺服插装阀和先导级的匹配性设计

发布时间：2017-05-27 06:08

  本文关键词：大流量电液伺服插装阀和先导级的匹配性设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大流量电液伺服插装阀的先导级是插装阀控制系统中的关键元件,其先导级一般由高性能的伺服阀充当。直驱式比例伺服阀作为大流量电液伺服插装阀先导级的一种,它综合了比例阀和伺服阀各自的优点,在动态响应、精度、价格和可靠性上拥有着综合优势,因此获得了广泛的应用。直驱式比例伺服阀作为插装阀的先导级,它的流量和动态响应能力直接影响主级的动态性能,是大流量电液伺服阀性能提升的关键点所在。在此背景下,本论文围绕着提高大流量电液伺服插装阀的动态性能这一目标来展开,对直驱式比例伺服阀进行相关的优化设计。主要内容如下：第一章,首先介绍课题的研究背景,并对大流量电液伺服插装阀的技术现状进行概括性地介绍。接着重点阐述大流量电液伺服插装阀先导级的国内外研究现状,最后提出本文的研究内容和方案。第二章,对80通径二通电液伺服插装阀进行先导控制油路设计。先导控制油路设计的目标是提高插装阀的动态响应性能,而根据这一目标可以推算出插装阀先导级的流量需求。先导阀的不同额定流量会对应着插装阀阀芯控制腔不同的容积。查阅相关文献资料和配件的规格,最终确定插装阀先导阀的流量和控制腔的容积。此后通过参数识别、理论计算和CFD有限元仿真对优化后插装阀的负载力进行深入分析,最后通过仿真来验证插装阀动态性能提升效果。第三章,根据先导控制油路设计所需的流量,对直驱式先导阀的阀芯重新设计。增大直驱式比例伺服阀芯行程来提高其流量,并对阀芯受到的稳态液动力进行了详尽的仿真研究。根据阀芯的行程和所需的力来选择符合要求的比例电磁铁,利用Ansoft对比例电磁铁进行相关参数核定,其中重点研究了极靴台阶深度、径向间隙、隔磁环的角度以及端面间隙对比例电磁铁位移力特性的影响,通过反复的仿真和多组数据组合的对比分析最终确定比例电磁铁的力F(X, IN)和电感L(X, IN)。此后通过Ansoft和AMesim联合仿真,对直驱式比例伺服阀的动态特性以及优化后的大流量电压伺服插装阀的动态特性进行了分析,仿真结果表明优化设计后的插装阀系统的动态响应特性提升明显。第四章,对优化后的直驱式比例伺服进行实验研究,表明其位移力特性良好,与仿真结果基本一致。对优化后的大流量电液伺服插装阀控制系统进行实验研究,结果表明优化后的大流量电液伺服插装阀的开环阶跃响应特性大幅提升,插装阀对压射缸出口的节流控制良好,快压射过程平稳迅速。第五章,对论文进行了总结,对下一步要进行的工作内容进行展望和思考。
【关键词】：插装阀先导控制油路设计 直驱式先导阀 阀芯阀套设计 稳态液动力 比例电磁铁 Ansoft和AMesim联合仿真 动态特性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 本课题研究背景11-12
• 1.2 大流量电液伺服插装阀在压铸系统的运用12-18
• 1.2.1 大流量电液伺服插装阀的研究现状13-15
• 1.2.2 直接驱动式比例伺服阀的研究现状15-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-21
• 第2章 80通径二通电液伺服插装阀先导控制油路设计21-45
• 2.1 80通径二通电液伺服插装阀的结构原理21-22
• 2.2 80通径二通电液伺服插装阀的先导油路设计22-43
• 2.2.1 80通径二通电液伺服插装阀粘性阻力系数识别22-31
• 2.2.2 80通径二通电液伺服插装阀主阀芯液动力分析31-35
• 2.2.3 80通径插装阀先导控制油路设计35-38
• 2.2.4 80通径二通电液伺服插装阀结构优化设计仿真分析38-42
• 2.2.5 80通径二通电液伺服插装阀先导控制油路优化设计结果42-43
• 2.3 本章小结43-45
• 第3章 直驱式先导阀的设计45-83
• 3.1 阀的结构设计45-58
• 3.1.1 阀的结构型式的选择46-47
• 3.1.2 滑阀的通径、流量和行程的确定47-50
• 3.1.3 阀芯的液动力理论分析50-52
• 3.1.4 阀芯液动力CFD仿真52-58
• 3.2 比例电磁铁的选型和参数核定58-67
• 3.2.1 比例电磁铁材料性能59-60
• 3.2.2 比例电磁铁的相关参数核定60-61
• 3.2.3 比例电磁铁的Ansoft仿真61-67
• 3.3 弹簧的设计和计算67-70
• 3.4 ANSOFT和AMESIM机电液联合仿真70-80
• 3.4.1 直驱式比例伺服阀空载时动态特性仿真70-73
• 3.4.2 直驱式比例伺服阀带载时动态特性仿真73-76
• 3.4.3 直驱式比例伺服阀闭环控制仿真76-80
• 3.5 本章小结80-83
• 第4章 大流量电液伺服插装阀的实验研究83-101
• 4.1 直驱式比例伺服阀的实验研究83-88
• 4.1.1 稳态控制特性83
• 4.1.2 动态控制特性83-84
• 4.1.3 直驱式比例伺服阀测试系统原理和架构84-85
• 4.1.4 测试系统元件的简介85-86
• 4.1.5 直驱式比例伺服阀的实验结果分析86-88
• 4.2 大流量电液伺服插装阀的阶跃响应实验研究88-91
• 4.3 大流量电液伺服插装阀压射实验研究91-98
• 4.3.1 压射试验台简介91-92
• 4.3.2 测试和控制系统架构和程序逻辑92-95
• 4.3.3 阶跃响应实验研究95-96
• 4.3.4 压射实验研究96-98
• 4.4 本章小结98-101
• 第5章 总结和展望101-103
• 5.1 总结101-102
• 5.2 展望102-103
• 参考文献103-105

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