液压高速开关数字阀的设计与研究

发布时间：2017-09-28 13:35

  本文关键词：液压高速开关数字阀的设计与研究

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【摘要】：液压高速开关数字阀作为数字式电液控制的新技术，因其有具有结构简单、价格低、工作可靠、寿命长、易于维修、抗污染能力强等特点，在液压领域的应用越来越广泛。高速开关数字阀是机、电、液、磁四者的耦合体，在工作时各个部分是相互作用和影响的；从而使得数字阀的响应速度、流量与工作压力三者是相互限制的。现阶段国内所研制的数字阀很难同时满足快响应速度、高工作压力与大额定流量的性能要求。所以本文着重研究如何实现高速开关数字阀的高频响、大流量。 现将本论文的主要工作内容做如下总结：（1）针对高速开关数字阀的发展背景以及国内外发展概况进行了综述；在此基础上，提出了研制一款新型的高性能高速开关数字阀（2）介绍了PWM高速开关数字阀的具体工作原理，并对其阀芯运动建立了数学模型，同时进行了详细分析。参照给定的设计指标，，成功的设计出高速开关数字阀。（3）利用Ansoft仿真分析软件，完成了对数字阀电磁铁的数值分析；得出了电磁铁的吸力矢量图、磁场分布图。利用Fluent流场仿真分析软件，完成了对数字阀衔铁流场的数值分析；得出了衔铁在吸合的过程中流场流线图和速度矢量图。（4）课题最后运用AMESim仿真分析软件对高速开关数字阀进行动态仿真，验证了设计的准确性。同时分析了不同占空比值下高速开关数字阀的动态响应特性，为后续开发与深入研究做了铺垫。
【关键词】：高速开关数字阀 特性分析 设计 仿真 PWM
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-21
• 1.1 液压数字阀的概述16-17
• 1.1.0 液压数字阀的发展背景16-17
• 1.1.1 液压数字阀的分类17
• 1.1.2 液压数字阀的应用17
• 1.2 高速开关数字阀的现状17-19
• 1.2.1 国外高速开关数字阀的现状17-18
• 1.2.2 国内高速开关数字阀的现状18-19
• 1.3 本课题研究的主要目的及意义19-20
• 1.4 本课题研究的主要内容20-21
• 第二章 PWM 高速开关数字阀的性能研究21-29
• 2.1 高速开关数字阀简介21-22
• 2.2 PWM 高速开关数字阀的工作原理22-23
• 2.3 PWM 高速开关数字阀的特性分析23-28
• 2.3.1 数字阀阀芯运动分析23-25
• 2.3.2 高速开关数字阀动态和静态特性25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 高速开关数字阀电磁铁的设计29-52
• 3.1 电磁铁的概述29-32
• 3.1.1 电磁铁的分类29-30
• 3.1.2 铁磁材料分类及其磁性能30-31
• 3.1.3 电磁铁的吸引特性和负载特性31-32
• 3.2 数字阀电磁铁设计原则32-37
• 3.2.1 形成闭合磁路32
• 3.2.2 减小漏磁通32
• 3.2.3 提高线圈电流的上升速度32-36
• 3.2.4 提高衔铁的运动速度36-37
• 3.2.5 提高衔铁释放的加速度37
• 3.3 高速开关数字阀电磁铁设计计算37-47
• 3.3.1 电磁铁磁性材料的选择37-38
• 3.3.2 选择电磁铁的结构类型38-39
• 3.3.3 衔铁部分计算39-43
• 3.3.4 线圈设计计算43-46
• 3.3.5 电磁铁的校核计算46-47
• 3.4 电磁铁的磁场仿真分析47-51
• 3.4.1 二维静磁场理论分析47-48
• 3.4.2 模型的建立48-49
• 3.4.3 仿真计算与分析49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 高速开关数字阀液压阀的设计52-65
• 4.1 液压阀的功能及性能要求52
• 4.1.1 液压阀的功能52
• 4.1.2 液压阀的基本性能要求52
• 4.1.3 液压阀设计技术指标52
• 4.2 阀芯的设计计算52-57
• 4.2.1 阀芯的结构分析52-53
• 4.2.2 锥阀芯的压力流量特性53-54
• 4.2.3 液流对锥阀的作用力54-57
• 4.3 液压阀结构的设计57-58
• 4.4 衔铁运动流场分析58-64
• 4.4.1 Fluent 简介59-60
• 4.4.2 几何模型的建立60
• 4.4.3 网格的划分60-61
• 4.4.4 边界条件61
• 4.4.5 仿真结果与分析61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 液压高速开关数字阀的仿真65-74
• 5.1 高速开关数字阀的三维模型65
• 5.2 AMESim 仿真软件概述65-66
• 5.3 高速开关数字阀仿真问题的提出66-67
• 5.4 基于 AMESim 的高速开关数字阀的仿真67-71
• 5.4.1 数字阀电磁仿真模型67-68
• 5.4.2 数字阀的机液仿真模型68-70
• 5.4.3 高速开关数字阀的动态仿真模型70
• 5.4.4 数字阀元件参数设置70-71
• 5.5 数字阀仿真与分析71-73
• 5.5.1 电磁阀开启与关闭特性71-72
• 5.5.2 占空比对数字阀影响72-73
• 5.6 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 论文总结74
• 6.2 工作展望74-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：936142