基于GMM转换器直动式电液伺服阀的机理研究

发布时间：2017-05-18 11:12

  本文关键词：基于GMM转换器直动式电液伺服阀的机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：流体传动与控制领域中,利用新型功能材料研制高性能的驱动与控制元件,一直是国内外学者的研究热点。超磁致伸缩材料(GMM)作为一种新型的高科技功能材料,具有响应速度快、磁致伸缩应变大、输出力大等诸多优异性能,在流体元件中的应用基础研究尤为引人瞩目。 本文基于超磁致伸缩材料,提出了一种自动热补偿式电液伺服阀用GMM转换器,对其进行了理论分析,建立了其静动态数学模型和AMESim仿真模型,仿真结果表明自动热补偿式GMM转换器具有响应快、输出位移和输出力大等特点,其阶跃响应上升时间仅为0.25ms,输出位移为85.4μm,输出力达到991N。 以上述自动热补偿式GMM转换器为基础,以提高直动式伺服阀的响应速度、频宽等为目标,提出了基于自动热补偿式GMM转换器的直动式电液伺服阀。采用理论分析、静动态仿真分析、有限元分析和流场仿真分析相结合的方法,对其总体结构、数学模型、内部流道结构以及各项参数等进行了深入的分析和研究,得出了影响其性能的主要因素,得到了各结构参数对其静、动态特性的影响规律以及内部流场的分布规律。研究结果表明,合理选择阀口遮盖量、径向间隙、节流边圆角等可以提高GMM伺服阀的静态特性；合理选择供油压力、径向间隙、等效质量、等效阻尼系数等可以提高GMM伺服阀的动态特性；GMM伺服阀在10MPa供油压力下,输出流量为6.02L/min,阶跃响应上升时间为0.7ms,稳态调整时间为1.2ms,频宽为765Hz。 可见,与传统的直动式电液伺服阀相比,基于GMM转换器的直动式电液伺服阀具有响应速度快、频宽高、流量大、稳定性好等特点,能满足高频响、大流量、抗污染能力强等技术要求,可用于航空航天、军事工业、精密位置控制等领域。
【关键词】：超磁致伸缩转换器 直动式电液伺服阀 静态特性 动态特性 流场仿真
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 电液伺服阀概述14-16
• 1.1.1 电液伺服阀的组成及分类14-15
• 1.1.2 电液伺服阀的研究现状15-16
• 1.2 超磁致伸缩材料概述16-22
• 1.2.1 超磁致伸缩材料的优异性能17
• 1.2.2 超磁致伸缩材料的工作特性17-18
• 1.2.3 国内外应用研究现状18-22
• 1.3 课题研究意义及研究内容22-24
• 1.3.1 课题研究意义22
• 1.3.2 课题研究难点22-23
• 1.3.3 课题研究内容23-24
• 2 伺服阀用GMM转换器的结构设计与分析24-40
• 2.1 GMM转换器的总体结构及工作原理24-25
• 2.2 GMM转换器的结构设计25-29
• 2.2.1 GMM棒的设计25-26
• 2.2.2 电磁结构的设计26-28
• 2.2.3 热补偿机构的设计28
• 2.2.4 预压力机构的设计28-29
• 2.3 GMM转换器的数学模型29-32
• 2.3.1 静态模型29-30
• 2.3.2 动态模型30-32
• 2.4 GMM转换器的动态特性仿真分析32-39
• 2.4.1 仿真模型的建立32-33
• 2.4.2 仿真结果及分析33-39
• 2.5 本章小结39-40
• 3 GMM直动式电液伺服阀的结构设计与有限元分析40-60
• 3.1 GMM直动式电液伺服阀的结构原理40-41
• 3.2 GMM直动式电液伺服阀特性分析41-50
• 3.2.1 滑阀的静态特性41-44
• 3.2.2 滑阀的驱动力44-49
• 3.2.3 滑阀的功率和效率49-50
• 3.3 GMM直动式电液伺服阀参数设计50-54
• 3.3.1 GMM转换器的参数设计51
• 3.3.2 滑阀的参数设计51-53
• 3.3.3 GMM直动式伺服阀结构参数的选择53-54
• 3.4 关键零部件有限元分析54-58
• 3.4.1 GMM棒55-56
• 3.4.2 滑阀阀芯56-57
• 3.4.3 输出杆57-58
• 3.5 本章小结58-60
• 4 GMM直动式电液伺服阀的建模与仿真60-76
• 4.1 GMM直动式电液伺服阀的数学模型60-61
• 4.1.1 GMM转换器数学模型60
• 4.1.2 阀芯运动模型60
• 4.1.3 滑阀压力流量模型60-61
• 4.1.4 GMM直动式电液伺服阀输出流量方程61
• 4.2 GMM直动式电液伺服阀的静态特性仿真分析61-65
• 4.2.1 静态仿真模型的建立61-62
• 4.2.2 静态仿真结果及分析62-65
• 4.3 GMM直动式电液伺服阀的动态特性仿真分析65-74
• 4.3.1 动态仿真模型的建立65-66
• 4.3.2 动态仿真结果及分析66-74
• 4.4 本章小结74-76
• 5 GMM直动式电液伺服阀的流场建模与仿真76-100
• 5.1 基本控制方程76-77
• 5.2 GMM伺服阀的流场建模77-79
• 5.2.1 几何建模78
• 5.2.2 网格划分78-79
• 5.2.3 边界条件79
• 5.3 三维流场仿真结果与分析79-87
• 5.3.1 收敛性分析80-81
• 5.3.2 压力场分析81-83
• 5.3.3 速度场分析83-85
• 5.3.4 湍动能和涡流分析85-87
• 5.4 不同开口度下的流场仿真结果与分析87-98
• 5.4.1 不同开口度下的压力场分析87-89
• 5.4.2 不同开口度下的速度场分析89-93
• 5.4.3 不同开口度下的湍动能和涡流分析93-98
• 5.5 本章小结98-100
• 6 结论与展望100-102
• 6.1 结论100-101
• 6.2 展望101-102
• 参考文献102-108
• 致谢108-110
• 作者简介及读研期间主要科研成果110

【参考文献】

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  本文关键词：基于GMM转换器直动式电液伺服阀的机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：375909