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双相对置超磁致伸缩自传感驱动水压伺服控制阀研究

发布时间:2018-11-06 15:54
【摘要】:水压伺服控制技术作为水压传动领域的一个重要研究方向,近年来得到迅速发展,而水压伺服控制阀在整个水压伺服控制系统中起着关键作用,其性能优劣直接影响着整个系统的性能。基于超磁致伸缩材料的优越性能提出了一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动器新概念,并结合水压伺服控制技术,研究和探讨了其在水压伺服控制元件中的工作机理及应用特性。开展了与其相适应的水压伺服控制阀的结构设计及性能参数匹配和实验研究。 开展了双相对置超磁致伸缩自传感驱动器的设计研究,在对GMM自传感驱动器、弹簧管以及滑阀进行结构分析和力学分析基础上,研究了GMM自传感驱动器位移以及力输出特性。基于GMM的磁致伸缩效应和预压力效应,设计出双相对置超磁致伸缩自传感驱动器,同时,进行了GMM自传感驱动器预压力锁紧微调装置的研究。提出了双相对置超磁致伸缩自传感驱动器的设计理论和方法。 针对双相对置超磁致伸缩自传感驱动器的结构特点,运用ANSYS仿真软件对该自传感驱动器进行了静、动态特性分析,探讨了其力、位移输出特性以及模态振型;研究了水压伺服控制阀反馈杆刚度计算方法,并分析了驱动器位移与滑阀两端液压力、滑阀开口度的关系以及反馈杆刚度与滑阀开口度的关系,提出了水压伺服控制阀反馈杆设计方法。 基于静压支承理论,探讨了水压功率级滑阀的静压支承结构设计方法,并通过仿真分析提出了具有静压支承结构的水压伺服控制阀滑阀的静态特性。通过运用液阻理论,并引入静压结构参数、环缝—喷嘴结构参数,建立了水压伺服控制阀流量—压力控制特性、负载压力控制特性方程;通过研究静压结构最佳结构系数、最优控制压力特性,建立了滑阀中静压结构设计的关系方程,提出了具体的静压支承结构设计方法;提出了水压伺服控制阀深海压力平衡装置的设计方法。 通过分析水压伺服控制阀关键零件的材料性能以及加工制造与装配工艺,并通过成组、磨配、压装等工艺保证伺服阀加工精度的方法,提出了最佳的加工制造精度和装配精度及加工工艺方法;研制了GMM自传感驱动力反馈二级和直接力反馈两种水压伺服控制阀样机。基于水压伺服阀性能测试实验装置和测试系统实现了新型水压伺服控制阀样机的静态性能测试,提出了水压伺服控制阀性能测试技术和方法。
[Abstract]:As an important research direction in the field of hydraulic transmission, hydraulic servo control technology has been developed rapidly in recent years, and the hydraulic servo control valve plays a key role in the whole hydraulic servo control system. Its performance directly affects the performance of the whole system. Based on the superior performance of giant magnetostrictive material, a new concept of double relative giant magnetostrictive self-sensing actuator is proposed, and the hydraulic servo control technology is combined. The working mechanism and application characteristics of the hydraulic servo control element are studied and discussed. The structure design, performance parameter matching and experimental study of the hydraulic servo control valve are carried out. The design and research of double relative giant magnetostrictive self-sensing actuator are carried out. Based on the structural analysis and mechanical analysis of GMM self-sensing driver, spring tube and slide valve, the displacement and force output characteristics of GMM self-sensing driver are studied. Based on the magnetostrictive effect and pressure-pressured effect of GMM, a double-relative giant magnetostrictive self-sensing actuator is designed. At the same time, the pre-pressure-locking and fine-tuning device of GMM self-sensing driver is studied. The design theory and method of double-relative giant magnetostrictive self-sensing actuator are presented. According to the structural characteristics of dual-relative giant magnetostrictive self-sensing actuator, the static and dynamic characteristics of the self-sensing actuator are analyzed by ANSYS simulation software, and its force, displacement output characteristics and modal mode are discussed. In this paper, the calculation method of feedback rod stiffness of hydraulic servo control valve is studied, and the relationship between the displacement of the driver and the pressure at both ends of the slide valve, the opening degree of the slide valve, and the relation between the stiffness of the feedback rod and the opening degree of the slide valve are analyzed. The design method of feedback rod for hydraulic servo control valve is presented. Based on the theory of hydrostatic support, the design method of hydrostatic support structure for hydrostatic power level slide valve is discussed, and the static characteristics of hydrostatic servo control valve slide valve with hydrostatic supporting structure are proposed through simulation analysis. By applying the theory of hydraulic resistance and introducing the structure parameters of hydrostatic pressure and annulus nozzle, the flow-pressure control characteristics and load-pressure control characteristic equations of hydraulic servo control valve are established. By studying the optimum structure coefficient and the optimal control pressure characteristic of the hydrostatic structure, the relation equation of the hydrostatic structure design in the slide valve is established, and the concrete design method of the hydrostatic supporting structure is put forward. The design method of deep-sea pressure balance device for hydraulic servo control valve is presented. By analyzing the material properties of the key parts of the hydraulic servo control valve and the machining, manufacturing and assembling process, the machining accuracy of the servo valve is ensured by the process of grouping, grinding and pressing, etc. The best machining and manufacturing accuracy, assembly precision and machining process method are put forward. Two kinds of hydraulic servo control valve prototype of GMM self-sensing driving force feedback and direct force feedback are developed. The static performance test of a new hydraulic servo control valve prototype is realized based on the performance test device and test system of the hydraulic servo valve. The performance testing technology and method of the hydraulic servo control valve are put forward.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH137

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本文编号:2314744

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