一种新型数字节流阀的研究

发布时间：2017-09-18 11:21

  本文关键词：一种新型数字节流阀的研究

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【摘要】：液压数字化是液压未来发展的一个趋势,随着电子技术的飞速发展,数字阀将会得到越来越广泛的应用。数字阀是能精确控制液压系统压力、流量和方向等,数字阀体积小,不需要模数转换元件就可以直接接收计算机控制信号,控制简单,工艺性好,使用成本低,而且工作可靠,易于维修,抗油液污染能力强,在复杂环境下也能正常工作。 本文设计了一款用以精确控制流量的数字节流阀。对比了脉宽调制阀、高速开关阀等数字阀的优缺点,最终选择了增量式数字阀,对数字节流阀的结构进行设计。分析了不同形式的节流口的优缺点,选择了流量与阀口开度线性性非常好的矩形孔作为节流口。选择角位移和脉冲数量成正比的步进电机作为控制阀芯运动的控制元件。通过理论分析对数字节流阀静态性能进行研究,运用动力学原理对阀芯动态性能建立数学模型,并用Simulink软件对其进行仿真研究,对比不同频率下的阀芯动态响应情况。运用计算流体力学理论,用FLUENT软件对节流阀内部流场进行仿真研究,根据仿真结果,对节流阀阀口结构进行改进优化。 成功开发的数字节流阀可以直接由计算机进行实时控制,静态性能优异,阀口开度与步进电机脉冲数量成正比关系,动态性能良好,阀口附近内部流场合理,对于设计数字阀和节流阀都具有很好的参考价值。
【关键词】：数字阀 节流阀 步进电机 流场
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图清单12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题意义13
• 1.2 数字阀分类及国内外研究现状13-19
• 1.2.1 脉码调制数字阀13-14
• 1.2.2 脉宽调制数字阀14-17
• 1.2.3 数字阀国内外研究现状17-19
• 1.3 本课题研究的主要内容19-21
• 第二章 数字节流阀的原理及结构设计21-33
• 2.1 节流阀基本要求21
• 2.2 节流阀的节流口形状选择21-23
• 2.3 节流阀结构设计及工作原理23-26
• 2.4 阀芯受力分析26-28
• 2.4.1 惯性力26
• 2.4.2 粘性摩擦力26
• 2.4.3 液压卡紧力26-27
• 2.4.4 稳态液动力27-28
• 2.4.5 瞬态液动力28
• 2.5 推杆所受摩擦力28-29
• 2.5.1 O型圈的压缩量28
• 2.5.2 推杆所受O型圈静摩擦力计算28-29
• 2.6 复位弹簧刚度的选择29
• 2.7 步进电机的选择29-31
• 2.8 滚珠丝杠的选择31-32
• 2.9 本章小结32-33
• 第三章 数字节流阀的静态和阀芯动态性能分析研究33-47
• 3.1 数字节流阀静态性能分析33-37
• 3.1.1 节流阀流量流量特性33-34
• 3.1.2 节流阀的刚性34-36
• 3.1.3 数字节流阀流量分析36-37
• 3.2 数字节流阀阀芯动态性能分析37-43
• 3.2.1 二相混合式步进电机传递函数的计算38-40
• 3.2.2 滚珠丝杠传动链传递函数的计算40-43
• 3.3 节流阀阀芯动态性能的MATLAB/Simulink仿真43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 数字节流阀的流场性能研究47-61
• 4.1 计算流体力学(CFD)理论基础47-49
• 4.1.1 计算流力力学的发展47
• 4.1.2 连续性方程47-48
• 4.1.3 动量守恒48-49
• 4.1.4 能量方程49
• 4.2 离散化49-52
• 4.2.1 离散化的目的49
• 4.2.2 常用的离散化方法49-51
• 4.2.3 湍流的数值模拟方法51
• 4.2.4 k-ε模型51-52
• 4.2.5 SIMPLE算法52
• 4.3 FLUENT简介52-54
• 4.4 FLUENT仿真及数字阀结构优化54-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 论文总结61
• 5.2 工作展望61-63
• 参考文献63-65
• 攻读硕士期间的学术活动及成果清单65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 杨国来;杨长安;刘志刚;马一春;;节流阀小开度下流场仿真和最小稳定流量研究[J];机床与液压;2009年09期

2 沈建云;裴翔;阮健;;2D电液数字高频阀的设计和实验研究[J];机床与液压;2010年07期

3 邓雄章;;数字流量阀的设计与应用[J];机床与液压;2010年22期

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6 徐辅仁;对O形密封圈引起的摩擦力的计算[J];石油机械;1989年08期

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本文编号：875210