基于GMA直动式电液伺服阀及其放大机构的研究

发布时间：2017-07-30 09:07

  本文关键词：基于GMA直动式电液伺服阀及其放大机构的研究

  更多相关文章： 超磁致伸缩材料 放大机构 直动式电液伺服阀 静态特性 动态特性

【摘要】：传统的电-机转换器固有频率和频宽限制着传统的电液伺服阀的发展,随着流体传动与伺服控制系统的广泛应用对电液伺服阀提出了更高的要求,如更高控制精度、更快响应速度和更大控制流量等,纵观目前研究现状,GMM具有的诸多优越性能得到越来越多的认可,目前国内在GMM的应用基础研究上还很薄弱,对其在电液伺服阀上的应用研究更加薄弱,因此,开展本课题研究将超磁致伸缩材料应用于流体元件,为提高伺服阀的响应速度和控制精度、解决伺服阀的驱动与控制,深入GMM在流体元件中的应用；在GMA与伺服阀滑阀中通过加入有效放大机构,使阀芯输入位移增大,阀体最小流通尺寸增大,提高了伺服阀的抗污染能力、增大了伺服阀的输出流量。 本文基于GMM的众多优点,设计了一种伺服阀用转换器GMA,对其进行了静动态理论分析,并建立数学模型和仿真模型,仿真结果显示GMA阶跃上升时间Tr为0.31ms,稳态输出力F可达1138.9N,输出位移为91.9μn,结果显示GMA具有响应速度快、输出力大、输出位移大等优点。 同时基于该GMA,选择液压式微位移放大结构,设计了基于GMA直动式大流量电液伺服阀的具体结构,并采用理论分析、静动态仿真分析相结合的方法,对其总体结构以及各项参数进行了深入的分析和研究。研究结果表明：GMA直动式电液伺服阀在10MPa供油压力下,输出流量为50.19L/min,阶跃响应上升时间为0.7ms,频宽为739Hz,相位裕度为70°,幅值裕量为26dB;合理选择供油压力、节流边圆角、径向间隙、等效质量、等效阻尼系数等可提高基于GMA电液伺服阀的特性。 可见,基于GMA直动式电液伺服阀具有频宽高、响应速度快、稳定性好等特点,采用液压式微位移放大结构大大提升了伺服阀输出流量,能够满足军事工业、航空航天、工程机械等领域提出的高频响、大流量、抗污染能力强等要求。
【关键词】：超磁致伸缩材料 放大机构 直动式电液伺服阀 静态特性 动态特性
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• Contents11-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 电液伺服阀概述14-16
• 1.1.1 电液伺服阀的主要组成与分类14-15
• 1.1.2 电液伺服阀的现状与发展趋势15-16
• 1.2 超磁致伸缩材料概述16-21
• 1.2.1 GMM的优点和基本特性17-18
• 1.2.2 国内外研究现状18-21
• 1.3 课题研究意义及内容21-24
• 1.3.1 课题研究意义21-22
• 1.3.2 课题研究的难点22
• 1.3.3 课题研究的内容22-24
• 2 伺服阀用GMA的设计与分析24-46
• 2.1 GMA设计准则24-25
• 2.2 GMA的结构及工作原理25-26
• 2.3 GMA的结构设计和参数确定26-31
• 2.3.1 GMM棒的选型与设计26-27
• 2.3.2 驱动频率27-28
• 2.3.3 线圈及其骨架的设计28-30
• 2.3.4 其它主要结构的选择与设计30-31
• 2.4 GMA的数学模型31-36
• 2.4.1 静态模型31-33
• 2.4.2 动态模型33-36
• 2.5 GMA的建模与仿真分析36-44
• 2.5.1 仿真模型建立36-37
• 2.5.2 仿真结果分析37-44
• 2.6 本章小结44-46
• 3 伺服阀用微位移放大结构设计46-60
• 3.1 微位移放大结构46-48
• 3.1.1 柔性铰链放大结构46-47
• 3.1.2 悬臂梁结构47-48
• 3.2 液压位移放大理论分析48-50
• 3.3 液压放大结构AMESim仿真分析50-55
• 3.4 关键零部件ANSYS分析55-58
• 3.5 本章小结58-60
• 4 基于GMA直动式电液伺服阀的设计与理论分析60-70
• 4.1 电液伺服阀的整体结构设计60-61
• 4.2 伺服阀滑阀特性分析61-66
• 4.2.1 一般四边滑阀静态特性61-63
• 4.2.2 阀芯力平衡方程63-65
• 4.2.3 伺服阀的流量输出方程65-66
• 4.3 基于GMA直动式电液伺服阀参数计算66-67
• 4.3.1 伺服阀用转换器GMA的参数设计66
• 4.3.2 伺服阀滑阀的参数设计66-67
• 4.4 伺服阀的参数计算67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 基于GMA直动式电液伺服阀的建模及仿真70-84
• 5.1 伺服阀的基本方程70-71
• 5.1.1 GMA的基本方程70
• 5.1.2 GMA伺服阀的基本方程70-71
• 5.2 伺服阀静态特性分析71-75
• 5.2.1 静态仿真模型的建立71
• 5.2.2 静态仿真结果与分析71-75
• 5.3 伺服阀动态特性仿真分析75-81
• 5.3.1 动态仿真模型的建立75-76
• 5.3.2 动态模型仿真结果与分析76-77
• 5.3.3 主要参数对伺服阀动态特性的影响77-81
• 5.4 本章小结81-84
• 6 结论与展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-92
• 致谢92-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵海涛;何忠波;李中伟;;超磁致伸缩驱动器磁路优化设计[J];兵器材料科学与工程;2008年05期

2 崔旭;何忠波;李冬伟;李玉龙;;超磁致伸缩致动器建模研究综述[J];兵器材料科学与工程;2011年04期

3 李跃松;朱玉川;吴洪涛;田一松;牛世勇;;射流伺服阀用超磁致伸缩执行器磁场建模与分析[J];兵工学报;2010年12期

4 王传礼;丁凡;李其朋;;伺服阀用GMM电-机械转换器静态输出特性的研究[J];传感技术学报;2007年10期

5 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

6 王博文,闫荣格;稀土超磁致伸缩材料、应用与器件[J];河北工业大学学报;2004年02期

7 李跃松;朱玉川;吴洪涛;田一松;牛世勇;;电液伺服阀的研究现状[J];航空兵器;2010年06期

8 邬义杰;超磁致伸缩材料发展及其应用现状研究[J];机电工程;2004年04期

9 肖俊东,王占林;气/液阀用超磁致伸缩驱动器的设计理论及方法研究[J];机械科学与技术;2005年08期

10 肖俊东;王占林;陈克昌;;新型高性能直接驱动电液伺服阀[J];机械科学与技术;2005年12期

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本文编号：593428