三级伺服阀流场特性研究及故障仿真分析

发布时间：2017-06-27 18:24

  本文关键词：三级伺服阀流场特性研究及故障仿真分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为电液伺服控制系统的核心元件，三级电液伺服阀在航空、航天、冶金、交通和舰船等领域的许多大型测试设备和机械设备中得到了广泛应用。为了设计出更高性能的三级电液伺服阀，同时降低设备研制成本，必须对三级电液伺服阀的关键技术进行深入的研究。 三级电液伺服阀的主功率级一般为滑阀结构，起到液压放大器的作用，其性能对三级电液伺服阀的性能起决定性的影响。在进行三级电液伺服阀主功率级滑阀零位流场特性的仿真研究中，利用FLUENT仿真得到了理想滑阀小开口区域内零位流量特性曲线和流量系数曲线，然后分别进行了节流棱边圆角和径向间隙对滑阀零位流场特性影响的仿真研究，并与理想滑阀进行对比，得出两种情况下对滑阀零位流场特性的影响规律。 然后基于动网格技术对主阀阀口流态切换现象进行了仿真研究。仿真结果表明液流流态的切换会引起滑阀流量特性发生突变，导致滑阀流量特性变差；在阀杆与阀芯台肩交接处倒圆角可以有效地改善滑阀流量特性。 然后又利用动网格技术研究了滑阀的稳态液动力问题，分别对不同工作温度和不同工作压力对稳态液动力的影响进行了仿真研究，最后对稳态液动力的补偿问题进行了研究。研究结果表明在允许的工况范围内，工作温度和工作压力对稳态液动力的影响不大；在阀套上开斜孔能够补偿滑阀受到的稳态液动力。 最后对三级电液伺服阀的典型故障进行了分析.首先利用AMEsim软件建立三级电液伺服阀的仿真模型，研究了阻尼孔堵塞和液压油进气过多的故障现象；然后基于三级电液伺服阀的整体数学模型建立了MATLAB/Simulink仿真模型，研究了反馈杆末端小球磨损时的故障现象；最后基于MATLAB/Simulink模型研究了颤振信号对三级电液伺服阀性能的影响。
【关键词】：三级伺服阀 流场特性 动网格 故障分析
【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9-15
• 1.1 课题来源和研究的目的9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 三级电液伺服阀技术现状10-12
• 1.2.2 国内外对三级电液伺服阀研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 滑阀零位流场特性及流态切换的仿真研究15-31
• 2.1 引言15-16
• 2.2 仿真软件及计算模型的选择16
• 2.3 流体控制方程16-17
• 2.3.1 流体质量守恒方程17
• 2.3.2 流体动量守恒方程17
• 2.4 仿真模型建立及仿真条件假设17-19
• 2.5 理想滑阀零位特性19-21
• 2.6 存在节流棱边圆角和径向间隙时的滑阀零位特性21-25
• 2.6.1 存在阀芯节流棱边圆角时的滑阀零位特性22-23
• 2.6.2 存在阀芯阀套间径向间隙时的滑阀零位特性23-25
• 2.7 理想滑阀的流态切换25-26
• 2.8 影响流态切换的因素26-30
• 2.8.1 阀口背压对流态切换的影响26-27
• 2.8.2 阀口压降对流态切换的影响27-28
• 2.8.3 阀杆与阀芯直径差对流态切换的影响28-29
• 2.8.4 阀杆和阀芯台肩交接处结构对流态切换的影响29-30
• 2.9 本章小结30-31
• 第3章 基于动网格技术的滑阀稳态液动力仿真研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 稳态液动力理论计算公式31-32
• 3.3 稳态液动力的数值仿真32-33
• 3.4 不同工况对稳态液动力的影响33-35
• 3.4.1 不同工作温度对稳态液动力的影响33-34
• 3.4.2 不同工作压力对稳态液动力的影响34-35
• 3.5 稳态液动力的补偿35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 三级电液伺服阀典型故障仿真研究38-61
• 4.1 引言38
• 4.2 AMESIM 建模38-45
• 4.2.1 AMEsim 软件简介38-39
• 4.2.2 AMEsim 仿真模型39-45
• 4.3 三级电液伺服阀故障仿真研究45-47
• 4.3.1 三级电液伺服阀节流口堵塞时的故障仿真45-46
• 4.3.2 液压油中混入空气时的故障现象研究46-47
• 4.4 三级电液伺服阀数学模型47-54
• 4.4.1 前置级伺服阀建模48-49
• 4.4.2 伺服控制器建模49-50
• 4.4.3 主功率级滑阀建模50-52
• 4.4.4 位移传感器建模52-53
• 4.4.5 模型的分析和简化53-54
• 4.5 MATLAB/SIMULINK 仿真模型54-56
• 4.6 小球磨损对伺服阀流量特性的影响56-58
• 4.7 颤振信号对伺服阀性能的影响58-60
• 4.8 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文66-68
• 致谢68

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