添加磁流体的力矩马达衔铁组件振动特性研究

发布时间：2017-05-06 06:02

  本文关键词：添加磁流体的力矩马达衔铁组件振动特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伺服阀是液压控制系统中核心元件，由于在工作过程中易产生高频自激噪声严重影响伺服阀的控制精度和稳定性，甚至使伺服系统失效，因此研究自激噪声的抑制方法对液压伺服控制系统具有重要意义。由于伺服阀自激噪声与力矩马达衔铁组件的振动密切相关，因此本文通过力矩马达工作间隙中添加磁流体的方法研究衔铁组件的振动特性，磁流体的添加会增大衔铁组件的阻尼，有效减小衔铁组件关键部位的谐振峰值，有利于揭示伺服阀高频自激噪声产生机理、抑制高频自激噪声以及改善伺服阀整体性能。 本文采用理论分析、仿真和试验相结合的方法研究添加磁流体的伺服阀力矩马达衔铁组件振动特性。建立了磁流体对衔铁的阻力数学模型，基于FLUENT软件对挤压流场进行了仿真分析，由磁流体对衔铁的阻力随衔铁挤压位移变化关系，研究磁流体的等效物理模型即弹簧和阻尼的并联模型。对应不同谐振频率处的不同衔铁挤压速度下磁流体的等效弹簧刚度和等效阻尼系数有所不同。经分析可以忽略磁流体的等效弹簧刚度对衔铁组件谐响应的影响，而磁流体等效阻尼系数变化范围比较小，可以看作是常数，最终将磁流体等效为粘性系数为恒定的阻尼。基于ANSYS软件，分别建立了未添加和添加磁流体的力矩马达衔铁组件有限元模型。通过模态分析和谐响应分析方法对比分析了添加磁流体前后的衔铁组件固有频率与模态振型以及在电磁力简谐激励下衔铁组件关键部位的谐响应。通过改变磁流体等效阻尼系数，研究具有不同等效阻尼系数的磁流体对衔铁组件关键部位谐振峰的影响规律。本文通过试验研究磁流体在不同磁场条件下的粘度特性，确定了磁流体本构关系数学模型中各参数实际值。对未添加和添加磁流体的力矩马达衔铁组件的静、动态特性进行了试验研究，并与仿真结果进行了对比分析，，验证了有限元仿真分析的合理性。无论是仿真分析还是试验研究都表明工作间隙中添加磁流体后衔铁组件谐振峰明显减小了。
【关键词】：自激噪声 衔铁组件 磁流体 挤压流动 减振
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 本课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-17
• 1.2.1 伺服阀自激噪声的研究10-12
• 1.2.2 磁流体及其应用研究12-14
• 1.2.3 振动抑制研究14-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 磁流体对衔铁的阻力数学模型研究19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 磁流体挤压理论分析19-27
• 2.2.1 磁流体挤压模型19-20
• 2.2.2 磁流体本构关系数学模型20-22
• 2.2.3 磁流体挤压流动分析22-27
• 2.3 磁流体挤压流场仿真分析27-30
• 2.3.1 流场仿真分析简述27-28
• 2.3.2 磁流体挤压流场仿真分析28-30
• 2.4 磁流体等效模型的建立30-33
• 2.4.1 磁流体对衔铁的阻力30-31
• 2.4.2 磁流体的等效模型31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 添加磁流体的衔铁组件振动特性研究34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 模态分析和谐响应分析简介34-36
• 3.3 未添加磁流体的衔铁组件振动特性分析36-43
• 3.3.1 衔铁组件模态分析36-41
• 3.3.2 衔铁组件谐响应分析41-43
• 3.4 添加磁流体的衔铁组件振动特性分析43-49
• 3.4.1 衔铁组件模态分析43-46
• 3.4.2 衔铁组件谐响应分析46-49
• 3.5 添加磁流体前后结果对比49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 添加磁流体的衔铁组件振动特性试验研究53-74
• 4.1 引言53
• 4.2 磁流体粘度特性试验研究53-60
• 4.2.1 试验原理53-55
• 4.2.2 试验试样及设备简介55-57
• 4.2.3 试验内容和操作过程57-58
• 4.2.4 试验结果及分析58-60
• 4.3 添加磁流体的衔铁组件振动特性试验研究60-73
• 4.3.1 试验原理61-62
• 4.3.2 试验设备简介62-65
• 4.3.3 试验内容和操作过程65-67
• 4.3.4 试验结果及分析67-72
• 4.3.5 仿真与试验结果对比72-73
• 4.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文80-82
• 致谢82

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本文编号：347824