双线圈磁流变阀结构设计及压降特性研究

发布时间：2017-04-11 18:26

  本文关键词：双线圈磁流变阀结构设计及压降特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的液压阀一般由可以活动的机械部件构成，其通过内部可活动零部件的相对运动来实现对液压系统的控制。由于液压阀的阀芯在工作过程中需要相对运动，，所以其工艺复杂、加工精度要求较高，相应的成本高，其结构复杂且难于控制。所以研究以智能材料为工作介质的液压控制阀来解决传统液压控制阀存在的问题是目前的研究方向。 磁流变液是一种在外加激励磁场的作用下瞬间产生剪切应力的智能材料。磁流变阀就是基于磁流变液可控的流变特性而设计的，磁流变阀以磁流变液为工作介质，一般由阀体、阀芯、端盖等部分组成，磁流变阀的工作间隙一般由阀体和阀芯之间的缝隙形成。其不存在移动部件，结构简单，控制性能好。 本文的研究内容包括： （1）设计了一种双线圈圆环工作间隙磁流变阀，讨论了磁流变阀设计的一些关键问题，根据设计要求初步选定了其主要尺寸。在对其进行磁路计算中，校核了部分关键尺寸的设计合理性,并计算了绕线圈的应许匝数。 （2）利用ANSYS软件对双线圈磁流变阀进行磁场仿真，设定合理的仿真参数以及实体模型，对其仿真结果进行后处理且仿真分析。随后对双线圈磁流变阀进行优化设计，对双线圈进行优化设计的目标是有效地推迟了磁流变阀工作间隙的磁饱和现象的出现，提高磁流变阀的磁流变效能，有效的增大磁流变阀的压降和可控范围，提高了其可控性能。 （3）建立双线圈磁流变阀压降特性模型，并推理出其压降特性模型的数学计算公式。利用MATLAB软件对双线圈磁流变阀进行了压降特性性能仿真，分别仿真了工作间隙厚度、工作流量和阀芯半径等参数对压降的影响。 （4）依据磁流变阀的设计性能选择相应的实验测试的液压元件，包括电机、齿轮泵、稳压溢流阀、负载溢流阀、流量计、压力变送器等组装测试系统所必备的部件并依据测试原理图对这些液压元件进行组装。然后对双线圈磁流变阀的压降特性进行测试，测试磁流变阀在不同工况的运行情况并对实验测试数据进行分析，通过对磁流变阀进行实验测试来验证磁流变阀理论设计的正确性和合理性。
【关键词】：磁流变阀 双线圈 磁场仿真 压降特性
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH134;TB381
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 传统液压控制阀的工作原理及应用8-10
• 1.2 磁流变阀国内外研究现状及应用10-14
• 1.2.1 磁流变液的发展及其构成10-11
• 1.2.2 磁流变液的工作原理11-12
• 1.2.3 磁流变阀关键技术及国内外研究现状12-14
• 1.3 课题研究背景及意义14-15
• 1.4 课题主要研究内容15-17
• 第二章 双线圈磁流变阀结构设计17-27
• 2.1 磁流变阀的工作原理与模式17-19
• 2.2 双线圈磁流变阀结构设计19-22
• 2.2.1 双线圈磁流变阀的结构与原理19-20
• 2.2.2 双线圈磁流变阀的材料选择20-21
• 2.2.3 磁力线在工作间隙中的方向21
• 2.2.4 工作间隙尺寸21
• 2.2.5 提高磁流变阀压降的方法21-22
• 2.2.6 双线圈磁流变阀结构尺寸的设计22
• 2.3 双线圈磁流变阀的磁路计算22-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 双线圈磁流变阀磁场仿真及结构优化设计27-50
• 3.1 ANSYS 有限元电磁场仿真分析软件27
• 3.2 双线圈磁流变阀电磁场仿真模型的建立27-29
• 3.2.1 磁流变液的特性参数27-29
• 3.2.2 双线圈磁流变阀仿真模型尺寸参数29
• 3.3 双线圈磁流变阀电磁场仿真29-35
• 3.3.1 仿真环境的设定29-30
• 3.3.2 2-D实体模型30-31
• 3.3.3 仿真结果及后处理31-35
• 3.4 双线圈磁流变阀电磁场仿真分析35-43
• 3.4.1 两组激励线圈的通电方向对磁流变阀的影响35-39
• 3.4.2 阀芯加工倒角对磁流变阀的影响39-42
• 3.4.3 工作间隙厚度对磁流变阀的影响42-43
• 3.5 双线圈磁流变阀结构优化设计43-49
• 3.5.1 ANSYS 优化设计43-44
• 3.5.2 结构优化设计的变量及方法的设定44-45
• 3.5.3 结构优化结果分析45-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 双线圈磁流变阀压降特性建模及性能仿真分析50-57
• 4.1 磁流变阀的压降计算50-53
• 4.1.1 数学模型的建立50
• 4.1.2 压降公式的推导50-53
• 4.2 双线圈磁流变阀的性能仿真53-56
• 4.2.1 MATLAB 软件简介53
• 4.2.2 压降与工作间隙厚度的关系53-54
• 4.2.3 压降与阀芯半径的关系54-55
• 4.2.4 压降与流量的关系55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 双线圈磁流变阀压降特性实验分析57-69
• 5.1 实验测试平台介绍57-60
• 5.1.1 实验测试软件57
• 5.1.2 实验测试平台57-60
• 5.2 双线圈磁流变阀压降特性实验测试60-68
• 5.2.1 两组激励线圈不同通电方式的实验测试60-61
• 5.2.2 两组激励线圈通不同大小电流的实验测试61-62
• 5.2.3 磁流变阀施加不同负载的实验测试62-65
• 5.2.4 两组激励线圈的其中一组固定不同电流的实验测试65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 结论及展望69-71
• 6.1 全文工作总结69-70
• 6.2 后续工作展望70-71
• 参考文献71-73
• 附录 双线圈磁流变阀部分零件图73-74
• 个人简历 读研期间发表的学术论文及专利74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 廖昌荣,张玉麟,陈伟民,黄尚廉;汽车磁流变阻尼器的设计与试验研究[J];功能材料与器件学报;2001年04期

2 严云;基于ANSYS参数化设计语言的结构优化设计[J];华东交通大学学报;2004年04期

3 裴畅贵;郭张霞;;磁流变液特性分析[J];机械管理开发;2007年02期

4 施红辉;;美国约翰·霍普金斯大学的流体力学及流体机械实验技术综述[J];流体机械;2011年05期

5 刘丹丹;赵灿;汤春瑞;;基于磁流变阀的采煤机恒功率控制应用[J];煤炭学报;2009年07期

6 吴张永;王京涛;王娴;段振华;;基于磁流变液的磁流变阀设计与研究[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2012年04期

7 卜胜利;;布朗运动对纳米磁流体电学特性的影响[J];上海理工大学学报;2009年06期

8 王慧;杨臻;韩世俊;;磁流变液技术及其应用[J];机械工程与自动化;2010年04期

9 赵灿;张金贵;;基于DSP的磁流变阀流量控制系统设计[J];微计算机信息;2009年02期

10 陈钢,潘言全,官建国,付志泉;磁流变液减压阀的设计与分析[J];液压与气动;2003年11期

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本文编号：299722