水液压数字比例阀的研究

发布时间：2019-04-26 00:16

【摘要】：本文设计了一种采用PCM（脉码调制）先导控制的水液压数字比例阀，用于控制水下作业工具的运动。 本文研究了先导阀的液阻网络，对先导阀的液阻网络进行数学建模和理论分析，得出了压力控制口压力与液阻网络型式和参数之间的定量关系，设计了合理的液阻网络型式和参数。建立了主阀阀芯的受力平衡方程，分析了主阀阀口的压力流量特性，设计了主阀的结构型式和参数。 利用AMESim仿真软件对阀进行建模和仿真，得出了阀的动态响应特性曲线以及阀动态响应的主要影响因素，设计了较合理的结构参数，，保证了阀具有较好的动态响应特性。 先导阀驱动放大机构对先导阀的动态响应至关重要，本文对先导阀驱动放大机构进行了深入的分析研究。分析了压电致动器基本特性，并以此为依据选取了经济适用的压电驱动电源和控制板，设计了放电回路模块；分析了柔顺机构的主要结构型式和参数对其刚度的影响，并在ANSYS中建模分析了不同结构尺寸的柔顺机构的放大率，设计了结构型式和参数较为合理的柔顺机构。 最后制作了样机，并对样机的压力、流量控制特性和压力动态响应特性进行了实验研究。实验结果表明：样机具有较好的压力、流量控制特性和压力动态响应特性；压力、流量控制特性与理论分析值比较接近；压力动态响应特性受实验条件、加工条件和放电回路等的影响，与仿真结果有一定的偏差；阀的静态和动态性能基本满足设计要求，具有较好研究价值和应用前景！
[Abstract]:In this paper, a water hydraulic digital proportional valve controlled by PCM (Pulse Code Modulation) pilot is designed to control the movement of underwater working tools. In this paper, the hydraulic resistance network of pilot valve is studied, the mathematical modeling and theoretical analysis of the hydraulic resistance network of pilot valve are carried out, and the quantitative relationship between pressure control port pressure and the type and parameters of hydraulic resistance network is obtained. Reasonable types and parameters of hydraulic resistance network are designed. The force balance equation of the main valve core is established, the pressure and flow characteristics of the valve port are analyzed, and the structure type and parameters of the main valve are designed. The dynamic response characteristic curve of the valve and the main influencing factors of the valve dynamic response are obtained by using AMESim simulation software. The reasonable structural parameters are designed to ensure that the valve has a good dynamic response characteristic. The pilot valve drive amplification mechanism is very important to the pilot valve dynamic response. In this paper, the pilot valve drive amplification mechanism is deeply analyzed and studied. Based on the analysis of the basic characteristics of the piezoelectric actuator, the economical and applicable piezoelectric driving power supply and control board are selected, and the discharge circuit module is designed. The influence of the main structural types and parameters on the stiffness of the compliant mechanism is analyzed. The magnification of the compliant mechanism with different structural sizes is modeled and analyzed in ANSYS, and the more reasonable structural types and parameters of the compliant mechanism are designed. Finally, the prototype is made, and the pressure, flow control and dynamic response characteristics of the prototype are studied experimentally. The experimental results show that the prototype has good pressure, flow control characteristics and pressure dynamic response characteristics, and the pressure and flow control characteristics are close to the theoretical analysis values. The dynamic response characteristics of pressure are affected by the experimental conditions, processing conditions and discharge circuit, and there is a certain deviation from the simulation results. The static and dynamic performance of the valve basically meets the design requirements, and has good research value and application prospect.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH137.52

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本文编号：2465583