基于压电驱动的电液伺服阀研究

发布时间：2017-04-10 21:41

  本文关键词：基于压电驱动的电液伺服阀研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电液伺服阀作为电液伺服系统中最为重要的元件，它的性能优劣直接影响到整个电液伺服系统的性能。传统的以电磁力/力矩马达驱动的电液伺服阀，由于其频宽的限制，现在已不能满足高频电液驱动系统的要求。随着智能材料的发展，新型的压电驱动器以其独特的性能，具有响应速度快、输出力大和精度高等优点。 本文设计了直动式压电伺服阀和喷嘴挡板压电伺服阀，并对其特性进行了相关研究。 在参照普通电液伺服阀结构原理的基础上，设计出了直动式压电伺服阀和喷嘴挡板压电伺服阀的结构；对它们的工作原理进行了介绍，并对两种压电伺服阀的关键零件进行了相关设计和计算。 对直动式压电伺服阀的压电叠堆驱动器动态特性进行了分析研究。针对所设计的直动式压电伺服阀结构，，建立了驱动器的系统模型。对驱动器进行时域和频域分析，并研究了系统重要参数对压电叠堆驱动器动态特性和输出位移的影响。同时，对喷嘴挡板压电伺服阀的压电驱动器进行了数学建模，并仿真分析该压电驱动器的位移和输出力特性。 基于以上理论分析，建立了直动式压电伺服阀的非线性动力学模型，根据所建立的数学模型对阀的动态特性进行了仿真分析，并研究了该压电伺服阀关键技术参数对其动态特性的影响。与其他结构压电伺服阀相比，本文所设计的新型直动式压电伺服阀的动态特性能够较好地满足其在高频条件下的应用。基于压电驱动及喷嘴挡板伺服阀的相关理论，建立了喷嘴挡板压电伺服阀的数学模型。并根据相关设计参数，对喷嘴挡板压电伺服阀的流量输出特性以及其静动态特性进行了仿真分析。仿真结果表明，该阀的静动态特性能够保证一定频宽的同时具有较好的流量特性。
【关键词】：电液伺服阀 压电驱动器 动态特性 数学建模 性能仿真
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 电液伺服阀的发展10-11
• 1.2.1 电液伺服阀组成及工作原理10-11
• 1.2.2 电液伺服阀的研究与发展11
• 1.3 压电型电液伺服阀研究与发展11-15
• 1.3.1 压电驱动器简介11-13
• 1.3.2 压电驱动器在流体控制中的应用与发展13-15
• 1.4 压电伺服阀的特点15
• 1.5 本文的主要研究内容15-17
• 2 新型压电伺服阀设计17-28
• 2.1 直动式压电伺服阀结构和工作原理17-18
• 2.1.1 直动式压电伺服阀结构介绍17
• 2.1.2 直动式压电伺服阀工作原理17-18
• 2.2 直动式压电伺服阀主要零件设计18-23
• 2.2.1 压电叠堆驱动器设计18-21
• 2.2.2 杠杆放大机构设计21
• 2.2.3 回复弹簧设计21-23
• 2.3 喷嘴挡板压电伺服阀结构与工作原理23-24
• 2.4 喷嘴挡板压电伺服阀主要零件设计24-27
• 2.4.1 压电叠堆选型24-25
• 2.4.2 杠杆放大机构模型25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 压电叠堆驱动器建模分析与仿真研究28-41
• 3.1 压电叠堆驱动器建模28-29
• 3.1.1 压电叠堆简化模型28-29
• 3.1.2 压电叠堆输出位移29
• 3.2 伺服阀用压电叠堆驱动器系统建模29-34
• 3.3 压电叠堆驱动器系统动力学仿真分析34-38
• 3.3.1 时域分析34-36
• 3.3.2 频域分析36-38
• 3.4 喷嘴挡板阀用压电驱动器仿真分析38-39
• 3.4.1 压电叠堆仿真38-39
• 3.4.2 压电驱动器仿真39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 新型压电伺服阀特性仿真研究41-58
• 4.1 直动式压电伺服阀数学模型41-47
• 4.1.1 直动式压电伺服阀非线性动力学模型41-44
• 4.1.2 迟滞特性建模44-46
• 4.1.3 电液伺服阀空载流量特性46-47
• 4.2 直动式压电伺服阀动态特性仿真分析47-49
• 4.2.1 时域分析48
• 4.2.2 频域分析48-49
• 4.3 关键技术参数对直动式压电伺服阀动态特性的影响49-52
• 4.3.1 阀芯组件质量对动态特性的影响49-50
• 4.3.2 阀芯组件阻尼系数对动态特性的影响50
• 4.3.3 回复弹簧刚度对动态特性的影响50-51
• 4.3.4 预压弹簧预压力对动态特性的影响51-52
• 4.4 喷嘴挡板压电伺服阀数学模型52-54
• 4.4.1 喷嘴挡板组件52-53
• 4.4.2 滑阀53
• 4.4.3 阀控缸传递函数推导53-54
• 4.5 喷嘴挡板压电伺服阀仿真分析54-57
• 4.5.1 流量特性54-56
• 4.5.2 时间响应56
• 4.5.3 频率响应56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 结论与展望58-60
• 5.1 主要工作与结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-67

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本文编号：297591