电液激振高速换向技术

发布时间：2017-04-06 16:08

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【摘要】：激振技术是通过激振器产生激振力作用在被激物上,使其产生一定形式和大小的振动。作为学术科研和工程应用中不可或缺的基础技术,激振技术水平的高低将直接影响学术科研实验结果的准确性和工程应用产品性能的可靠性,在某种程度上反映了一个国家的科研实力和工业发展水平。论文在综合分析国内外激振技术的研究现状及发展趋势的基础上,指出电液激振技术因功率密度高、推力大、无级调幅、负载自适应和操作方便等优点而具有广阔的应用前景。结合捣固装置的工程应用背景,针对现有捣固装置具有冲击大、易磨损、振幅和振动频率不能独立无级可调等不足,基于采用电液激振技术的新型捣固装置对激振力、频宽和波形等技术要求,对电液激振高速换向技术展开研究,设计主要由阀芯旋转式电液换向阀和微行程双作用液压缸组成的新型阀芯旋转式大功率电液激振器。 本课题在国家自然科学基金资助项目“阀芯旋转式大功率电液激振基础理论和技术”的资助下,对电液激振高速换向技术展开研究,对阀芯旋转式大功率电液激振器进行理论建模、动态特性分析和系统仿真,并搭建相应的实验平台开展实验验证研究,为采用此类电液激振高速换向技术的电液激振器的开发和研究提供设计依据和理论指导,填补我国在电液激振领域的不足。另一方面,对其核心部件阀芯旋转式四通换向阀在不同阀口形状下进行阀口流场仿真、静动态特性分析和受力分析,并开展初步的实验探索和验证,具有重要的科研价值和现实意义。 本论文主要研究工作如下： 1.介绍采用电液激振高速换向技术的新型捣固装置的结构和工作原理,和市场上现有的主流捣固装置相比具有捣固效率高、自适应强、故障率低、振幅和频率可调等优点。结合新型捣固装置的工作原理,对产生激振动作的电液激振器工作原理进行阐述。为了实现电液激振器换向频率高、流量大的目的,对液压调节元件转阀进行了结构设计和优化,使其具有结构合理、密封效果好、阀零位易确定、阀芯沟槽形状多样等优点。 2.对转阀进口流场进行建模和CFD仿真,在考虑不同沟槽形状、不同沟槽开度、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度及不同供油压力等因素的影响,对转阀沟槽流场的稳态仿真结果进行分析,并进行动态稳态仿真结果对比分析。根据CFD仿真得到的不同形状沟槽流场运动规律,分别建立具有代表性的不同阀口沟槽形状的过流面积模型,在Matlab/Simulink软件搭建求解模型,对不同阀口沟槽形状的过流面积变化情况进行对比分析。 3.建立理想零开口阀芯旋转式四通换向阀的压力-流量特性方程,首次提出衡量转阀动态工作性能的两个衡量指标：当量通径和流量脉动,分析影响当量通径和流量脉动的因素,并从阶跃响应和幅频特性的角度分析了转阀的结构参数对转阀动态特性的影响。另外,对转阀进行受力分析,分别建立转阀稳态液动力和瞬态液动力模型,进一步明晰了转阀的受力机理及其影响因素。 4.对电液激振器进行理论建模,并通过Matlab/Simulink建模仿真和AMESim建模仿真对电液激振器理论模型进行仿真求解,详细分析了不同沟槽形状、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度、不同系统供油压力、不同阀芯转速和不同内泄漏可变阻尼孔直径等结构参数对电液激振器动态特性的影响。 5.搭建电液激振器液压系统实验台,从不同沟槽形状、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度和不同系统供油压力等因素对转阀静态特性进行实验验证分析；另外,从不同阀芯结构、不同系统供油压力和不同阀芯转速等因素对电液激振器动态特性进行实验验证分析。
【关键词】：激振技术 电液激振器 阀芯旋转式四通换向阀 微行程双作用液压缸 结构设计及优化 CFD仿真 阀口沟槽过流面积模型 结构参数
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 1 绪论13-32
• 1.1 激振器技术概述13-23
• 1.1.1 激振器简介及应用13-14
• 1.1.2 激振器的分类及性能比较14-17
• 1.1.3 电液激振器技术国外研究现状17-20
• 1.1.4 电液激振器技术国内研究现状20-21
• 1.1.5 国内外电液激振器技术发展比较21-22
• 1.1.6 电液激振器技术发展趋势22-23
• 1.2 液压转阀技术概述23-29
• 1.2.1 液压转阀国外研究现状23-25
• 1.2.2 液压转阀国内研究现状25-28
• 1.2.3 液压转阀研究方向28-29
• 1.3 课题研究意义及内容29-31
• 1.3.1 课题研究意义29-30
• 1.3.2 课题研究内容30-31
• 1.4 本章小结31-32
• 2 电液激振器及其转阀的设计32-41
• 2.1 电液激振器的应用背景32-33
• 2.2 电液激振器的工作原理33-35
• 2.3 转阀的设计及优化35-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 转阀的仿真与分析41-75
• 3.1 CFD仿真控制方程及主要步骤41-43
• 3.1.1 CFD仿真控制方程41-42
• 3.1.2 FLUENT仿真主要步骤42-43
• 3.2 转阀沟槽几何模型与网格划分43-45
• 3.3 边界条件和计算条件45
• 3.4 稳态仿真结果分析45-57
• 3.4.1 不同沟槽形状下稳态仿真结果分析45-51
• 3.4.2 不同沟槽开度下稳态仿真结果分析51-52
• 3.4.3 不同沟槽数量下稳态仿真结果分析52-54
• 3.4.4 不同沟槽轴向长度下稳态仿真结果分析54-56
• 3.4.5 不同供油压力下稳态仿真结果分析56-57
• 3.5 动态仿真结果分析57-58
• 3.6 转阀阀口的过流面积模型58-63
• 3.6.1 矩形6x6沟槽的过流面积模型58-60
• 3.6.2 矩形6x6空心沟槽的过流面积模型60-61
• 3.6.3 半圆形沟槽的过流面积模型61
• 3.6.4 三角形沟槽的过流面积模型61-62
• 3.6.5 不同形状沟槽的过流面积对比和过流面积梯度对比62-63
• 3.7 转阀的静态特性分析63-66
• 3.8 转阀的动态特性分析66-69
• 3.8.1 当量通径66-67
• 3.8.2 流量脉动67-68
• 3.8.3 阶跃响应与幅频特性68-69
• 3.9 转阀的受力分析69-73
• 3.9.1 稳态液动力理论模型69-71
• 3.9.2 瞬态液动力理论模型71-73
• 3.10 本章小结73-75
• 4 电液激振器的建模、仿真及分析75-89
• 4.1 电液激振器的理论建模75-77
• 4.1.1 转阀流量方程75-76
• 4.1.2 微行程双作用液压缸流量连续方程76-77
• 4.1.3 力平衡方程77
• 4.2 电液激振器的动态特性分析77-88
• 4.2.1 不同沟槽形状对系统动态特性的影响78-80
• 4.2.2 不同沟槽数量对系统动态特性的影响80-81
• 4.2.3 不同沟槽轴向长度对系统动态特性的影响81-82
• 4.2.4 不同供油压力对系统动态特性的影响82-83
• 4.2.5 不同转速对系统动态特性的影响83-85
• 4.2.6 不同程度内泄漏对系统动态特性的影响85-88
• 4.3 本章小结88-89
• 5 电液激振器及其高速换向转阀的实验研究89-100
• 5.1 实验系统搭建89-91
• 5.2 高速换向转阀静态特性实验分析91-94
• 5.2.1 不同沟槽形状下转阀静态特性91-92
• 5.2.2 不同沟槽数量下转阀静态特性92
• 5.2.3 不同沟槽轴向长度下转阀静态特性92-93
• 5.2.4 不同供油压力下转阀静态特性93-94
• 5.3 电液激振器动态特性实验分析94-99
• 5.3.1 不同阀芯结构下激振器动态特性实验96-97
• 5.3.2 不同供油压力下激振器动态特性实验97-98
• 5.3.3 不同转速下激振器动态特性实验98-99
• 5.4 本章小结99-100
• 6 总结和展望100-103
• 6.1 论文总结100-102
• 6.2 展望102-103
• 参考文献103-110
• 作者简介及在学期间取得的科研成果110-111

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张玮昌;激振设备及其应用[J];电动工具;2003年04期

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7 高红,傅新,杨华勇,{傻豞购

本文编号：289182