本文關鍵詞：基于磁控形狀記憶合金的高速開關閥設計與研究

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【摘要】：高速開關閥與伺服閥相比具有結構簡單、抗污染能力強；與比例閥相比具有控制精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點；目前出現的高速電磁開關閥存在響應頻率不高的缺點;超磁致伸縮高速開關閥存在輸出位移小而不能廣泛應用；壓電式高速開關閥受壓電材料的疊加容易產生蠕變使其應用受到限制；電致伸縮式高速開關閥存在耗電量大的缺點。因此需研究出能同時滿足結構簡單,控制精度高,響應速度快,抗污染能力強和經濟可靠等優(yōu)點的高速開關閥來適應現如今的市場需求。隨著智能材料的發(fā)展出現了磁控形狀記憶合金材料,其形變量最高可達12%左右,形變反應速度快,且操作方便,因此將磁控形狀記憶合金材料用作高速開關閥驅動材料,可使高速開關閥相對其它不同控制方式的閥的結構性能、性價比更優(yōu)。本文介紹了高速開關閥的優(yōu)缺點、發(fā)展史,概述了高速開關閥目前研究狀態(tài)。介紹了磁控形狀記憶合金材料的發(fā)展歷史及現狀、性能特點、形變原理。將磁控形狀記憶合金用作高速開關閥的驅動器材料,設計了磁控形狀記憶合金驅動器和磁控形狀記憶合金高速開關閥。利用ANSYS14.5中的Fluent模塊對磁控形狀記憶合金高速開關閥的錐閥閥芯流場進行了CFD仿真分析,結果證明,設計的對稱雙錐閥閥芯結構,閥座錐角小于閥芯錐角,能有效降低閥的噪聲,提高閥口的抗氣蝕能力,保護過流口,減小液流對閥芯的沖擊,延長閥芯壽命。應用AMESim軟件建立磁控形狀記憶合金高速開關閥的系統(tǒng)模型,并對動靜態(tài)性能進行了仿真分析,結果表明,所設計的磁控形狀記憶合金高速開關閥,穩(wěn)定性和控制性良好,滿足設計要求。
【關鍵詞】：磁控形狀記憶合金 驅動器 高速開關閥 錐閥 特性分析
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134;TG139.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 高速開關閥分類及其特點12-14
• 1.3 高速開關閥國內外研究歷史及技術前瞻14-21
• 1.3.1 高速電磁開關閥14-16
• 1.3.2 電流變/磁流變液式高速開關閥16-17
• 1.3.3 壓電式高速開關閥17-18
• 1.3.4 磁致伸縮高速開關閥18-19
• 1.3.5 電致伸縮高速開關閥19
• 1.3.6 高速開關閥的技術前瞻19-21
• 1.4 磁控形狀記憶合金材料的發(fā)展史21-25
• 1.4.1 形狀記憶合金的發(fā)展現狀21
• 1.4.2 磁控形狀記憶合金發(fā)展現狀21-25
• 1.5 本文研究的意義和研究內容25-26
• 1.5.1 本論文研究的意義25
• 1.5.2 本論文研究的主要內容25-26
• 1.6 本章小結26-27
• 第二章 MSMA材料的形變原理27-35
• 2.1 MSMA的形變機理及理論27-31
• 2.1.1 磁控形狀記憶效應27
• 2.1.2 MSMA材料中的馬氏體相變27-28
• 2.1.3 MSMA材料的變形機理28-29
• 2.1.4 MSMA形變恢復方法29-31
• 2.1.5 MSMA的主要參數31
• 2.2 MSMA的分類31-32
• 2.3 MSMA變形機理與其他近似效應的區(qū)別32-33
• 2.3.1 與溫控形狀記憶效應的比較32
• 2.3.2 與磁致伸縮效應的比較32-33
• 2.4 MSMA的選擇33-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第三章 磁控形狀記憶合金式高速開關閥設計35-49
• 3.1 磁控記憶合金式高速開關閥的工作原理與參數選擇35-36
• 3.1.1 工作原理35
• 3.1.2 參數選擇35-36
• 3.2 磁控記憶合金高速開關閥的結構選擇與閥芯設計36-40
• 3.2.1 噴嘴擋板式高速開關閥36-37
• 3.2.2 滑閥式高速開關閥37-38
• 3.2.3 球閥式高速開關閥38
• 3.2.4 錐閥式高速開關閥38-39
• 3.2.5 磁控記憶合金式高速開關閥閥芯設計39-40
• 3.3 磁控記憶合金式高速開關閥的閥體結構設計40-45
• 3.3.1 閥口直徑設計41-42
• 3.3.2 錐閥閥芯通流部分的直徑計算42
• 3.3.3 閥套孔直徑計算42
• 3.3.4 通流面積計算42-43
• 3.3.5 錐閥流量系數的計算43
• 3.3.6 錐閥閥芯大徑D_1與小徑D_2的確定43-44
• 3.3.7 閥芯與閥套的配合長度L44
• 3.3.8 錐閥閥芯上的液動力44-45
• 3.4 磁控記憶合金驅動器的結構設計45-46
• 3.5 磁控記憶合金式高速開關閥整體結構設計46
• 3.6 材料選擇46-47
• 3.7 本章小結47-49
• 第四章 磁控形狀記憶合金高速開關閥流場CFD分析49-61
• 4.1 CFD概述49-51
• 4.2 磁控記憶合金高速開關閥的CFD數學模型分析51-53
• 4.2.1 氣穴模型方程分析51-52
• 4.2.2 k-ε基本模型方程52-53
• 4.3 磁控記憶合金高速開關閥的CFD仿真分析53-59
• 4.3.1 假定CFD流場仿真模型的初始條件53
• 4.3.2 閥芯的CFD三維建模及分析53
• 4.3.3 閥芯模型CFD中的網格劃分及邊界設置53-54
• 4.3.4 仿真結果與分析54-59
• 4.4 本章小結59-61
• 第五章 基于AMESim的磁控形狀記憶合金高速開關閥性能分析61-73
• 5.1 AMESim軟件介紹61-62
• 5.2 AMESim仿真目的62-63
• 5.3 磁控形狀記憶合金高速開關閥的AMESim模型建立63-64
• 5.4 磁控形狀記憶合金高速開關閥的AMESim仿真結果分析64-71
• 5.4.1 連續(xù)PWM信號輸入的仿真結果及分析64-67
• 5.4.2 分段線性控制信號輸入的仿真結果及分析67-71
• 5.5 本章小結71-73
• 第六章 總結與展望73-75
• 6.1 總結73-74
• 6.2 展望74-75
• 致謝75-77
• 參考文獻77-83
• 附錄 攻讀碩士學位期間的學術成果83

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 王尚勇,蔡社民,程昌圻;柴油機電控燃油系中的高速電磁閥設計[J];兵工學報(坦克裝甲車與發(fā)動機分冊);1996年02期

2 黃官升,吳緯,丁華榮;高速響應電磁閥可靠性試驗研究[J];北京理工大學學報;1998年03期

3 張慶新,王鳳翔,李文君,趙樹國;NiMnGa合金磁控形狀記憶效應及外特性[J];稀有金屬材料與工程;2005年08期

4 張慶新;王鳳翔;張紅梅;;磁控形狀記憶合金Ni_2MnGa解析模型及特性[J];遼寧工程技術大學學報;2006年05期

5 丁凡;姚健娣;笪靖;崔劍;張策;;高速開關閥的研究現狀[J];中國工程機械學報;2011年03期

6 秦家升 ,游善蘭;AMESim軟件的特征及其應用[J];工程機械;2004年12期

7 彭志明,金學軍,徐祖耀;Ni_2MnGa合金結構及磁控形狀記憶機制的研究進展[J];功能材料;2004年02期

8 李國平;陳子辰;;Experimental Research on Output Performances of Giant Magnetostrictive Actuator[J];Journal of China Ordnance;2007年02期

9 劉易堅;電(磁)流變液的開發(fā)應用[J];廣東科技;1997年12期

10 張燕梁;趙艷龍;;基于壓電疊堆驅動器的新型液壓高速開關閥[J];黑龍江八一農墾大學學報;2010年05期

中國重要會議論文全文數據庫 前1條

1 劉春雨;涂福泉;許仁波;;磁控形狀記憶合金的研究現狀及其應用進展[A];2011中國功能材料科技與產業(yè)高層論壇論文集（第二卷）[C];2011年

中國碩士學位論文全文數據庫 前2條

1 胡強;NiMnGa合金各向異性細觀熱力學模型及其力磁耦合行為研究[D];蘭州大學;2012年

2 尚世卓;基于PWM的液壓高速開關閥結構設計與特性分析[D];蘭州理工大學;2014年

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本文編號：684676