基于GMA的液压高速开关阀结构设计与研究

发布时间：2017-05-15 11:01

  本文关键词：基于GMA的液压高速开关阀结构设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电液数字技术的广泛应用,工程领域对高速开关阀提出了新的要求。目前所研制出的高速开关阀的流量和响应速度都难以很好的满足工程需求,而高速开关阀的性能又直接影响到电液数字系统的性能,所以高速开关阀的研究正日益受到国内外学者的重视。研究大流量超高响应的高速开关阀也是目前高速开关阀研究中的重点,影响高速开关阀性能的主要因素就是阀的响应速度,在提高阀的响应速度方面,国内外研究主要集中于高性能比例电磁铁的研究。在大流量方面,主要通过新型阀芯阀体结构的设计或通过多级结构来实现。本文基于以上两点考虑,将超磁致伸缩材料应用到液压高速开关阀中并设计了相应的多通流面阀芯结构来实现大流量高响应。 论文以超磁致伸材料(Giant Magnetostrictive Material)为基础,以超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator)和高速开关阀阀芯结构为研究对象,设计了新型高速开关阀的结构。通过理论分析和计算机仿真的方法对所设计的多通流面阀芯结构进行了流场分析,对液压高速开关阀用GMA的结构参数进行了设计并对磁场分布进行了研究,得出了一些有益的结论。最后得出所设计的高速开关阀开启和关闭时间分别为1.7ms和1.9ms,空载流量达到20L/miu以上。 有关各章内容分述如下： 第一章介绍了目前高速开关阀的研究现状,对各种比例电磁铁和阀芯结构的特点做了分析与对比,概括了本课题的研究意义与主要研究内容。 第二章介绍了超磁致伸缩材料的特性及应用现状,为后面内容的展开打下了基础。 第三章设计了多通流面阀芯结构,分析了阀芯受力情况,得出了阀芯受力平衡时的几个重要参数计算公式。研究了其流场特性,得出了阀芯在微小位移下的流量系数分布情况,并分析了原因。 第四章设计了液压高速开关阀用GMA的结构并对不同参数下的磁场分布进行了详细分析,得出了一些有益的结论。 第五章对所设计的高速开关阀进行了静动态特性研究,分析了不同脉宽占空比及参数变化对高速开关阀的影响。 最后对全文做了概括,并展望了以后需进一步研究的方向与内容。
【关键词】：超磁致伸缩致动器 多通流面阀芯结构 高速开关阀 流场 磁场 特性 仿真
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 高速开关阀结构特点13-14
• 1.2 高速开关阀的研究现状14-19
• 1.2.1 电机械转换器的研究现状14-16
• 1.2.2 阀芯和阀体研究现状16-19
• 1.2.3 新材料的应用现状19
• 1.3 课题的研究意义及主要内容19-20
• 1.3.1 研究意义19-20
• 1.3.2 主要研究内容20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 超磁致伸缩材料的特性21-28
• 2.1 磁致伸缩现象21-22
• 2.2 超磁致伸缩材料(GMM)特性介绍22-26
• 2.2.1 超磁致伸缩材料22
• 2.2.2 GMM的基本特性22-25
• 2.2.3 GMM的几个重要参数介绍25-26
• 2.3 超磁致伸缩执行器(GMA)在流体控制方面的应用26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 基于GMA的高速开关阀结构方案研究28-41
• 3.1 基于GMA高速开关阀结构特点分析28-30
• 3.2 多通流面阀芯结构设计及流场CFD分析30-40
• 3.2.1 多通流面阀芯结构特点30-33
• 3.2.2 多通流面阀芯流场CFD分析33-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 高速开关阀用GMA结构设计与磁场仿真分析41-58
• 4.1 高速开关阀用GMA结构设计41-45
• 4.1.1 GMM棒设计41-44
• 4.1.2 线圈参数设计44-45
• 4.2 高速开关阀用GMA磁场仿真分析45-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 基于GMA的液压高速开关阀特性分析58-70
• 5.1 PWM信号下的阀芯运动分析58-62
• 5.2 高速开关阀特性分析62-69
• 5.2.1 数学模型62-65
• 5.2.2 仿真结果分析65-69
• 5.3 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录76

【参考文献】

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本文编号：367564