為滿足水下作業(yè)設(shè)備的小型化和環(huán)境相容性的要求,針對(duì)國(guó)內(nèi)水壓環(huán)境下高速開關(guān)閥研究較少的現(xiàn)狀,提出了一種音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥。通過建立音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥的一系列相關(guān)動(dòng)態(tài)模型,采取AMESim批處理方法和遺傳算法分別對(duì)比分析高速開關(guān)閥主要結(jié)構(gòu)的單參數(shù)與多參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響,從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,提高其動(dòng)態(tài)性能。結(jié)果表明,基于遺傳算法多參數(shù)影響關(guān)系得到的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化趨勢(shì)與單參數(shù)優(yōu)化結(jié)果基本一致;而且經(jīng)過多參數(shù)優(yōu)化提高了音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能,縮短了響應(yīng)時(shí)間。

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【部分圖文】：

圖1音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)原理圖

發(fā)達(dá)國(guó)家很早就著手對(duì)高速開關(guān)閥進(jìn)行了研究,最早的高速電磁開關(guān)閥可以追溯到英國(guó)的Helenoid閥[8]和Colenoid閥[9]。此后,日本開發(fā)一種適用于油壓環(huán)境、小流量的HS-G01-AR型高速開關(guān)閥[10]。HainkC.Tu[11]設(shè)計(jì)了一種廣泛應(yīng)用于高速換向、高速激振....

圖2音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥工作原理圖

在開關(guān)閥中,音圈電機(jī)正向通電,動(dòng)子線圈帶動(dòng)錐閥閥芯向下運(yùn)動(dòng),閥口關(guān)閉,如圖2a所示;音圈電機(jī)反向通電,動(dòng)子線圈帶動(dòng)錐閥閥芯向上運(yùn)動(dòng),閥口開啟,如圖2b所示。在開關(guān)閥處于關(guān)閉或開啟狀態(tài)時(shí),由于A1面積(出口處閥芯的環(huán)形面積)與A2(閥芯錐面)軸向投影面積相等,故高壓水作用在A1面與....

圖3音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型圖

音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥本體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化能令其動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生很大波動(dòng)。為了提高開關(guān)閥的響應(yīng)速度,需要先對(duì)其本體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析并通過AMESim軟件建立了其AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型,如圖3所示。通過改變音圈電機(jī)直驅(qū)高速開關(guān)閥AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)(如閥芯直....

圖4不同閥芯直徑下高速開關(guān)閥出口流量與時(shí)間關(guān)系

為滿足系統(tǒng)對(duì)高速開關(guān)閥的流量要求,將錐面閥芯直徑起始值設(shè)定為7～10mm。在其他參數(shù)不變的情況下得到的開關(guān)閥出口流量Q與時(shí)間t關(guān)系和位移x與時(shí)間t關(guān)系分別如圖4、圖5所示。圖5不同閥芯直徑下高速開關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

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