【摘要】： 傳統(tǒng)的氣動(dòng)比例閥是以比例電磁鐵作為驅(qū)動(dòng)器，這種比例閥存在響應(yīng)慢、工作頻寬較窄、控制精度不夠高等缺點(diǎn)，其控制特性已不能滿足現(xiàn)在精確、快速、穩(wěn)定的自動(dòng)化生產(chǎn)要求。壓電驅(qū)動(dòng)器以響應(yīng)速度快、工作頻率寬、易于控制等優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛地被用于氣動(dòng)比例閥，但是如果使用壓電材料直接驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)比例閥的閥芯的移動(dòng)來改變閥出口的開度，閥開口面積的改變非常小，還難以直接用于閥口流量的控制。因此研究開發(fā)一種能夠?qū)弘婒?qū)動(dòng)的微位移放大到閥口正常開度，以進(jìn)行流量數(shù)字控制、可用于氣動(dòng)比例閥的新型流量數(shù)字控制裝置是很有必要的。 論文探索采用壓電疊堆致動(dòng)小球做受迫拋動(dòng)的原理開發(fā)一種可用于氣動(dòng)比例閥的新型壓電振子流量數(shù)字控制組件，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)為了解決壓電疊堆的自身變形位移小，不能使閥口輸出較大流量的問題，設(shè)計(jì)了基于壓電致動(dòng)小球拋動(dòng)的壓電振子流量數(shù)字控制組件的結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)系統(tǒng)裝置，具有位移大、體積小、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)；(2)為了深入分析和控制上拋過程，建立了兩者之間的運(yùn)動(dòng)模型，并通過仿真分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，為試驗(yàn)時(shí)主要參數(shù)的確定打下基礎(chǔ)；(3)為了研究小球在空氣中的拋動(dòng)性能，從小球的直徑、電壓的頻率與幅值、激勵(lì)信號(hào)的種類幾個(gè)不同的角度對(duì)空氣中的小球進(jìn)行了試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)小球直徑、電壓頻率是影響小球在空氣中拋動(dòng)位移的主要因素；(4)為了研究小球在有壓氣體中的拋動(dòng)性能，從小球的直徑、壓差以及電壓頻率三個(gè)角度對(duì)小球進(jìn)行了試驗(yàn)，并分析發(fā)現(xiàn)小球上下的壓差是導(dǎo)致有壓氣體下小球拋動(dòng)位移偏小的主要原因。 研究結(jié)果表明，所提出的新型壓電振子流量數(shù)字控制組件到達(dá)了基本數(shù)字控制的目標(biāo)。以直徑為9mm的鋼球?yàn)槔�，在上下壓差�?.1MPa時(shí)，小球的拋動(dòng)位移可以達(dá)到80μm；在上下壓差為0.2MPa時(shí)小球的拋動(dòng)位移也可以達(dá)到40μm，能夠滿足閥芯運(yùn)動(dòng)位移的要求，也為進(jìn)一步研究新型壓電比例閥奠定基礎(chǔ)。這說明這種壓電振子流量數(shù)字控制組件有很好的發(fā)展前景和工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

直徑的滑閥進(jìn)行控制，閥的頻響可達(dá)IkHz以上。(3)直動(dòng)式壓電伺服閥1992年后出現(xiàn)了以壓電疊堆為驅(qū)動(dòng)力源的單級(jí)直動(dòng)式伺服閥，如圖1.10所示。日本的橫土真一等人利用兩組壓電疊堆推動(dòng)一個(gè)錐閥閥芯，并通過磁阻式位移傳感器對(duì)閥芯位移進(jìn)行檢測(cè)，完成閉環(huán)控制。該閥對(duì)一個(gè)無負(fù)載疊堆施加looV電壓時(shí)，，可產(chǎn)生15腳位移，推動(dòng)力為85oN。在0一100V電壓驅(qū)動(dòng)下，閥的開關(guān)時(shí)間不超過70娜，可跟蹤ZkHz的方波信號(hào)。當(dāng)時(shí)的主要問題是壓電體變形過小，因而能夠控制的流量極小(不足0.2L/min)

被控制的滑閥是普通的伺服閥閥芯。此外，該閥中的檔板不再與滑閥相連起反饋彈簧作用，而是在閥上另設(shè)位移傳感器進(jìn)行反饋。據(jù)報(bào)道，對(duì)一個(gè)4~徑的滑閥進(jìn)行控制，閥的頻響可達(dá)IkHz以上。(3)直動(dòng)式壓電伺服閥1992年后出現(xiàn)了以壓電疊堆為驅(qū)動(dòng)力源的單級(jí)直動(dòng)式伺服閥，如圖1.10所示本的橫土真一等人利用兩組壓電疊堆推動(dòng)一個(gè)錐閥閥芯，并通過磁阻式位移傳對(duì)閥芯位移進(jìn)行檢測(cè)，完成閉環(huán)控制。該閥對(duì)一個(gè)無負(fù)載疊堆施加looV電壓時(shí)產(chǎn)生15腳位移，推動(dòng)力為85oN。在0一100V電壓驅(qū)動(dòng)下，閥的開關(guān)時(shí)間不70娜，可跟蹤ZkHz的方波信號(hào)。當(dāng)時(shí)的主要問題是壓電體變形過小，因而能制的流量極小(不足0.2L/min)，同時(shí)由于PZT材料固有的遲滯效應(yīng)較大(巧0%)，而單純顫振技術(shù)的解決效果有限，致使伺服閥整體的滯環(huán)大于10%，重不好，影響了反應(yīng)速度與精度的提高。這些缺點(diǎn)限制了壓電伺服閥的進(jìn)一步發(fā)應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH138.52

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 彭斌;壓電激振球閥的優(yōu)化及流量控制研究[D];南京理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2596016