新型数字方向流量阀的设计及特性分析

发布时间：2017-05-23 22:10

  本文关键词：新型数字方向流量阀的设计及特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今世界，科学技术的不断发展和计算机技术的广泛普及，使得液压技术的发展出现了新的趋势。电液数字控制阀，简称数字阀，可以不用数模转换器，直接与电脑相连。用数字信号直接控制阀的流量、方向、压力大小等。在电液伺服控制系统中，数字阀与伺服阀、比例阀相比，具有结构简单，工艺性好，价格低廉，抗污染能力较强等优势，并且数字阀可以采用计算机编程、进行数字量控制，无需D/A转换，具有良好的开环控制精度，，同时也能得到较好的动、静态特性。 论文采用永磁交流伺服电机来驱动阀芯移动，控制阀口开度大小，从而实现对油液输出流量的控制。论文分析了数字方向流量阀不同方案的特点，并完成对先导阀的方案设计。分析对比了不同结构的阀芯、阀体和节流槽的特点，并完成了阀芯、阀体及节流槽的结构设计。对阀芯进行受力分析，在此的基础上，选择了滚珠丝杠副并进行校验。 建立了数字方向流量阀的稳态数学模型，并分析了驱动系统、传动系统和液压滑阀的运动方程的数学模型，并将整个数字方向流量阀的动态数学模型建立在之前分析的基础上。利用MATLAB软件的Simulink环境，对整个数字方向流量阀的稳态和动态特性进行了仿真分析。 本文通过Matlab仿真计算，验证本文设计的数字方向流量阀，并得到了响应的响应时间和控制精度。最后，通过调整Matlab/Simulink中增益的大小来得到满意的结果。通过仿真结果表明：本论文中的数字方向流量阀的频响约为0.04s。
【关键词】：数字方向流量阀 数学模型 仿真分析 高频响
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 电液控制技术概述8-10
• 1.1.1 电液伺服控制8-9
• 1.1.2 电液比例控制9
• 1.1.3 数字液压控制9-10
• 1.1.4 电液控制技术的发展趋势10
• 1.2 数字阀发展概述10-11
• 1.3 数字阀研究现状及其发展11-12
• 1.3.1 数字阀的国外发展现状11-12
• 1.3.2 数字阀的国内应用现状12
• 1.4 数字阀目前存在的问题12-13
• 1.5 本课题的研究意义及研究内容13-16
• 1.5.1 课题研究意义13
• 1.5.2 本课题的研究内容13-16
• 2 数字方向流量阀的优化设计16-36
• 2.1 数字方向流量阀的基本工作原理16-21
• 2.1.1 控制方案的设计17-19
• 2.1.2 机械传动机构方案的设计19-20
• 2.1.3 阀口流量控制原理20-21
• 2.1.4 伺服驱动系统21
• 2.2 数字方向流量阀的结构设计21-30
• 2.2.1 先导阀阀体结构设计23-24
• 2.2.2 先导阀阀芯结构设计24-26
• 2.2.3 节流槽结构及尺寸设计26-30
• 2.3 先导阀阀芯的受力分析30-32
• 2.3.1 摩擦阻力 F_m30-31
• 2.3.2 液动力 F_s31
• 2.3.3 阀芯回油压差引起的轴向力 F_z31
• 2.3.4 操作力 F31-32
• 2.4 滚珠丝杠副的计算设计32-35
• 2.4.1 确定导程P_h032
• 2.4.2 回转寿命 L32
• 2.4.3 额定动载荷32-33
• 2.4.4 丝杠公称直径33-34
• 2.4.5 滚珠丝杠副传动系统的刚度计算34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 数字方向流量阀数学模型的建立36-50
• 3.1 数字方向流量阀的动态特性方程36-38
• 3.1.1 四边滑阀的流量压力方程36-37
• 3.1.2 流量和压降的特性方程37-38
• 3.1.3 负载压差-流量特性方程38
• 3.2 永磁同步电机的数学模型38-43
• 3.2.1 静坐标下永磁同步电机的数学模型38-40
• 3.2.2 永磁同步电机 d、q 建模40-43
• 3.3 机械传动系统的数学模型43-49
• 3.3.1 整个系统的传动43-45
• 3.3.2 液压滑阀的运动方程建模45-48
• 3.3.3 数字方向流量阀的传递函数48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 数字方向流量阀的仿真50-68
• 4.1 仿真软件 Matlab/Simulink 的简单介绍50-51
• 4.2 仿真参数的设置与计算51-60
• 4.2.1 驱动系统参数整定与计算51-57
• 4.2.2 机械传动系统参数设置与计算57-60
• 4.3 稳态特性仿真分析60-62
• 4.3.1 恒压降下的输出流量-输入信号特性60-61
• 4.3.2 负载压差-流量特性61-62
• 4.4 动态仿真分析62-66
• 4.4.1 输入阶跃信号的响应特性分析63-65
• 4.4.2 输入负载阶跃信号的响应特性分析65
• 4.4.3 频域特性分析65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 5 数字方向流量阀试验方案设计研究68-72
• 5.1 试验目的68
• 5.2 试验原理68-71
• 5.2.1 测试原理68-69
• 5.2.2 试验样机的控制系统69
• 5.2.3 试验样机具体实验方法69-70
• 5.2.4 试验样机具体实验条件70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 研究总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李其朋,丁凡;电液伺服阀技术研究现状及发展趋势[J];工程机械;2003年06期

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本文编号：389214