音圈电机直驱水液压阀的研制与动态特性研究
发布时间：2021-09-05 06:42
在电液控制系统中,电液伺服阀、比例阀应用广泛,长久以来比例阀、伺服阀多为二级结构,甚至有的阀具有三级结构,同时采用高性能伺服阀作为它们的先导级,使得阀的结构复杂,成本高,而且极少应用于纯水液压领域。近年来,直线电机的应用越来越广泛,针对直线电机的伺服控制系统也得到了长足发展。与传统电-机械转换器如比例电磁铁、动圈马达等相比,音圈电机因为具有响应更快、输出力更大、成本较低等优点,并且针对音圈电机的闭环控制器种类繁多、选用方便,所以被广泛认为是优秀的电-机械转换器。本文在课题组先前研制的音圈电机直驱水液压控制阀的基础上,改良了直驱阀的结构、建立了音圈电机直驱水液压阀的动态数学模型,并进行了试验研究。论文的主要内容总结如下第一章,阐述了研究背景及意义,介绍了直驱式电液比例/伺服阀、音圈电机直驱阀及其动态特性、音圈电机及其先进控制和阀芯上的作用力的国内外研究现状,引出本文的主要研究内容。第二章,阐释了直驱阀的总体结构方案设计和工作原理并提出结构改进方案:基于阀芯上的作用力关系,将音圈电机与阀体分开研究,分别建立了音圈电机的数学模型和阀芯的动力学模型。第三章,在Simulink中建立了直驱阀的完...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＭＯＯＧ直驱阀结构图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ＭＯＯＧ?ＤＤＶ??以压电器件作为直驱阀的电－机械转换器是随着压电材料的性能的提高而得到发展??的
?音圈电机直驱水液压阀的研制与动态特性研宄?．??芯。仿真和试验结果证明此种数字阀在闭环控制下具有较好的动态特性与较高的定位精??度。??｜?Ｉ?Ｉ??Ｔ?Ａ?Ｐ?Ｂ?Ｔ??１）左弹黃２）阔芯３）右弹賛４）连杆??５）密封件６）联轴器７）直线步进电机??图１．３直线步进电机直驱式数字阀原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｖａｌｖｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｌｉｎｅａｒ?ｓｔｅｐｐｉｎｇ?ｍｏｔｏｒ??浙江工业大学的罗樟等［９］采用超磁致伸缩＾时料驱动锥阀阀芯，组ＧＭＭ?（Ｇｉａｎｔ??ＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ）开关直驱阀。该直驱阀的工作原理是：线圈被施加激励电流时??产生磁场，ＧＭＭ棒在磁场作用下产生形变，推动阀芯并开启阀口，形变量决定了阀口??开度；线圈失电后，在复位弹簧的作用和自身应力下，ＧＭＭ棒恢复到初始状态，同时??弹簧力和液压力使阀口关闭。试验表明，当线圈输入电流达到５Ａ时，阀芯的开启时间??约为０．６９ｍｓ，关闭时间约为０．８１ｍｓ；?ＧＭＭ高速开关阀在４ＭＰａ供油压力下的开启时间??小于０．６９ｍｓ，关闭时间小于０．２ｍｓ。图１．４是其结构原理图。??９?１０?１１?１．２．?．?１３?１４?１５??８?７?６?５?４?３?２?１??１）阀芯预紧盖２）阀芯３）预紧盖４）?ＧＭＡ输出杆５）线圈６）线圈骨架７）?ＧＭＡ外壳??８）防扭垫９）调整螺钉１０）?ＧＭＡ底座１１）?ＧＭＭ棒１２）骨架预紧盖１３、１４）碟簧１５）阀体??图１．４?ＧＭＭ高速开关阀二维结构图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒ
?音圈电机直驱水液压阀的研制与动态特性研宄?．??芯。仿真和试验结果证明此种数字阀在闭环控制下具有较好的动态特性与较高的定位精??度。??｜?Ｉ?Ｉ??Ｔ?Ａ?Ｐ?Ｂ?Ｔ??１）左弹黃２）阔芯３）右弹賛４）连杆??５）密封件６）联轴器７）直线步进电机??图１．３直线步进电机直驱式数字阀原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｖａｌｖｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｌｉｎｅａｒ?ｓｔｅｐｐｉｎｇ?ｍｏｔｏｒ??浙江工业大学的罗樟等［９］采用超磁致伸缩＾时料驱动锥阀阀芯，组ＧＭＭ?（Ｇｉａｎｔ??ＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ）开关直驱阀。该直驱阀的工作原理是：线圈被施加激励电流时??产生磁场，ＧＭＭ棒在磁场作用下产生形变，推动阀芯并开启阀口，形变量决定了阀口??开度；线圈失电后，在复位弹簧的作用和自身应力下，ＧＭＭ棒恢复到初始状态，同时??弹簧力和液压力使阀口关闭。试验表明，当线圈输入电流达到５Ａ时，阀芯的开启时间??约为０．６９ｍｓ，关闭时间约为０．８１ｍｓ；?ＧＭＭ高速开关阀在４ＭＰａ供油压力下的开启时间??小于０．６９ｍｓ，关闭时间小于０．２ｍｓ。图１．４是其结构原理图。??９?１０?１１?１．２．?．?１３?１４?１５??８?７?６?５?４?３?２?１??１）阀芯预紧盖２）阀芯３）预紧盖４）?ＧＭＡ输出杆５）线圈６）线圈骨架７）?ＧＭＡ外壳??８）防扭垫９）调整螺钉１０）?ＧＭＡ底座１１）?ＧＭＭ棒１２）骨架预紧盖１３、１４）碟簧１５）阀体??图１．４?ＧＭＭ高速开关阀二维结构图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架换向阀的液动力计算方法及其应用[J]. 廖瑶瑶,任怀伟,张德生,廉自生. 煤炭学报. 2019(05)
[2]不同阀口形态对内流式锥阀液动力的影响[J]. 谢海波,谭礼,刘建彬,杨华勇. 液压与气动. 2019(01)
[3]基于液动力的水压插装阀阀口优化仿真研究[J]. 韩明兴,刘银水,吴德发,谈怀江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]不同结构阀芯的滑阀流场CFD分析[J]. 曹飞梅,姚平喜. 液压与气动. 2017(08)
[5]音圈电机直驱水液压节流控制阀仿真与试验[J]. 张增猛,孟繁毅,侯交义,武汉鹏,宁大勇,弓永军. 煤炭学报. 2017(S1)
[6]水压直驱式高速开关阀动态特性[J]. 刘向阳,聂松林,李光辉. 北京工业大学学报. 2017(07)
[7]基于STM32的直流电机PWM调速系统[J]. 刘松斌,王海星,李硕恒. 化工自动化及仪表. 2016(08)
[8]基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究[J]. 王海冰,王攀达,李文华,张子耀,李贝贝,刘秀梅. 液压与气动. 2015(08)
[9]水液压节流阀流场仿真及与AMESim仿真的比较分析[J]. 张增猛,武汉鹏,弓永军,侯交义. 液压与气动. 2015(05)
[10]电磁直驱式大规格电液伺服阀的研究现状和发展趋势[J]. 李磊,赵升吨,范淑琴. 重型机械. 2012(03)
博士论文
[1]超精密定位音圈电机驱动控制系统研究[D]. 陈启明.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向超精定位系统无铁心直流直线电机精确建模与优化研究[D]. 潘东华.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]超磁致伸缩高速开关阀及其阀控缸系统的研究[D]. 罗樟.南京航空航天大学 2019
[2]直驱式比例插装阀的研究[D]. 方钿.浙江大学 2018
[3]电液伺服阀滑阀副摩擦力特性研究[D]. 姜帅琦.北京交通大学 2018
[4]音圈电机直驱式水液压控制阀研制与试验研究[D]. 武汉鹏.大连海事大学 2015
[5]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[6]基于音圈电机的力/位控制及应用[D]. 黄浩.华中科技大学 2008
[7]水压伺服阀摩擦非线性的理论分析与试验研究[D]. 陈春.华中科技大学 2006
[8]用于电火花加工机床的直流直线电机DSP控制技术研究[D]. 张光远.山东大学 2005
本文编号：3384868
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＭＯＯＧ直驱阀结构图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ＭＯＯＧ?ＤＤＶ??以压电器件作为直驱阀的电－机械转换器是随着压电材料的性能的提高而得到发展??的
?音圈电机直驱水液压阀的研制与动态特性研宄?．??芯。仿真和试验结果证明此种数字阀在闭环控制下具有较好的动态特性与较高的定位精??度。??｜?Ｉ?Ｉ??Ｔ?Ａ?Ｐ?Ｂ?Ｔ??１）左弹黃２）阔芯３）右弹賛４）连杆??５）密封件６）联轴器７）直线步进电机??图１．３直线步进电机直驱式数字阀原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｖａｌｖｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｌｉｎｅａｒ?ｓｔｅｐｐｉｎｇ?ｍｏｔｏｒ??浙江工业大学的罗樟等［９］采用超磁致伸缩＾时料驱动锥阀阀芯，组ＧＭＭ?（Ｇｉａｎｔ??ＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ）开关直驱阀。该直驱阀的工作原理是：线圈被施加激励电流时??产生磁场，ＧＭＭ棒在磁场作用下产生形变，推动阀芯并开启阀口，形变量决定了阀口??开度；线圈失电后，在复位弹簧的作用和自身应力下，ＧＭＭ棒恢复到初始状态，同时??弹簧力和液压力使阀口关闭。试验表明，当线圈输入电流达到５Ａ时，阀芯的开启时间??约为０．６９ｍｓ，关闭时间约为０．８１ｍｓ；?ＧＭＭ高速开关阀在４ＭＰａ供油压力下的开启时间??小于０．６９ｍｓ，关闭时间小于０．２ｍｓ。图１．４是其结构原理图。??９?１０?１１?１．２．?．?１３?１４?１５??８?７?６?５?４?３?２?１??１）阀芯预紧盖２）阀芯３）预紧盖４）?ＧＭＡ输出杆５）线圈６）线圈骨架７）?ＧＭＡ外壳??８）防扭垫９）调整螺钉１０）?ＧＭＡ底座１１）?ＧＭＭ棒１２）骨架预紧盖１３、１４）碟簧１５）阀体??图１．４?ＧＭＭ高速开关阀二维结构图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒ
?音圈电机直驱水液压阀的研制与动态特性研宄?．??芯。仿真和试验结果证明此种数字阀在闭环控制下具有较好的动态特性与较高的定位精??度。??｜?Ｉ?Ｉ??Ｔ?Ａ?Ｐ?Ｂ?Ｔ??１）左弹黃２）阔芯３）右弹賛４）连杆??５）密封件６）联轴器７）直线步进电机??图１．３直线步进电机直驱式数字阀原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｖａｌｖｅ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｌｉｎｅａｒ?ｓｔｅｐｐｉｎｇ?ｍｏｔｏｒ??浙江工业大学的罗樟等［９］采用超磁致伸缩＾时料驱动锥阀阀芯，组ＧＭＭ?（Ｇｉａｎｔ??ＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ）开关直驱阀。该直驱阀的工作原理是：线圈被施加激励电流时??产生磁场，ＧＭＭ棒在磁场作用下产生形变，推动阀芯并开启阀口，形变量决定了阀口??开度；线圈失电后，在复位弹簧的作用和自身应力下，ＧＭＭ棒恢复到初始状态，同时??弹簧力和液压力使阀口关闭。试验表明，当线圈输入电流达到５Ａ时，阀芯的开启时间??约为０．６９ｍｓ，关闭时间约为０．８１ｍｓ；?ＧＭＭ高速开关阀在４ＭＰａ供油压力下的开启时间??小于０．６９ｍｓ，关闭时间小于０．２ｍｓ。图１．４是其结构原理图。??９?１０?１１?１．２．?．?１３?１４?１５??８?７?６?５?４?３?２?１??１）阀芯预紧盖２）阀芯３）预紧盖４）?ＧＭＡ输出杆５）线圈６）线圈骨架７）?ＧＭＡ外壳??８）防扭垫９）调整螺钉１０）?ＧＭＡ底座１１）?ＧＭＭ棒１２）骨架预紧盖１３、１４）碟簧１５）阀体??图１．４?ＧＭＭ高速开关阀二维结构图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架换向阀的液动力计算方法及其应用[J]. 廖瑶瑶,任怀伟,张德生,廉自生. 煤炭学报. 2019(05)
[2]不同阀口形态对内流式锥阀液动力的影响[J]. 谢海波,谭礼,刘建彬,杨华勇. 液压与气动. 2019(01)
[3]基于液动力的水压插装阀阀口优化仿真研究[J]. 韩明兴,刘银水,吴德发,谈怀江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]不同结构阀芯的滑阀流场CFD分析[J]. 曹飞梅,姚平喜. 液压与气动. 2017(08)
[5]音圈电机直驱水液压节流控制阀仿真与试验[J]. 张增猛,孟繁毅,侯交义,武汉鹏,宁大勇,弓永军. 煤炭学报. 2017(S1)
[6]水压直驱式高速开关阀动态特性[J]. 刘向阳,聂松林,李光辉. 北京工业大学学报. 2017(07)
[7]基于STM32的直流电机PWM调速系统[J]. 刘松斌,王海星,李硕恒. 化工自动化及仪表. 2016(08)
[8]基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究[J]. 王海冰,王攀达,李文华,张子耀,李贝贝,刘秀梅. 液压与气动. 2015(08)
[9]水液压节流阀流场仿真及与AMESim仿真的比较分析[J]. 张增猛,武汉鹏,弓永军,侯交义. 液压与气动. 2015(05)
[10]电磁直驱式大规格电液伺服阀的研究现状和发展趋势[J]. 李磊,赵升吨,范淑琴. 重型机械. 2012(03)
博士论文
[1]超精密定位音圈电机驱动控制系统研究[D]. 陈启明.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向超精定位系统无铁心直流直线电机精确建模与优化研究[D]. 潘东华.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]超磁致伸缩高速开关阀及其阀控缸系统的研究[D]. 罗樟.南京航空航天大学 2019
[2]直驱式比例插装阀的研究[D]. 方钿.浙江大学 2018
[3]电液伺服阀滑阀副摩擦力特性研究[D]. 姜帅琦.北京交通大学 2018
[4]音圈电机直驱式水液压控制阀研制与试验研究[D]. 武汉鹏.大连海事大学 2015
[5]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[6]基于音圈电机的力/位控制及应用[D]. 黄浩.华中科技大学 2008
[7]水压伺服阀摩擦非线性的理论分析与试验研究[D]. 陈春.华中科技大学 2006
[8]用于电火花加工机床的直流直线电机DSP控制技术研究[D]. 张光远.山东大学 2005
本文编号：3384868
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3384868.html
