【摘要】：電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)的核心，它既是電液轉(zhuǎn)換元件，又是功率放 大元件，能將小功率的電信號輸入轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出。在電液伺服 系統(tǒng)中，它的性能直接影響甚至決定整個系統(tǒng)的性能。本文研制了新型壓電 驅(qū)動式雙噴嘴電液伺服閥，力求改善現(xiàn)有電液伺服閥的性能。 壓電驅(qū)動器具有響應(yīng)速度快、輸出位移大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點， 非常適合于傳統(tǒng)電液伺服閥對驅(qū)動器的要求。因此，本文提出了以壓電疊堆 驅(qū)動器代替?zhèn)鹘y(tǒng)伺服閥力矩馬達為基礎(chǔ)的設(shè)計方案。主要內(nèi)容如下： １．　壓電陶瓷基礎(chǔ)理論及壓電陶瓷驅(qū)動器 在進行伺服閥系統(tǒng)設(shè)計之前，為了能合理設(shè)計壓電伺服閥驅(qū)動器，并有 效的使用壓電驅(qū)動器，對壓電陶瓷的基礎(chǔ)理論以及壓電驅(qū)動器的分類進行了 深入的調(diào)研，為壓電驅(qū)動式電液伺服閥中壓電疊堆的選用以及伺服閥驅(qū)動器 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 ２．　壓電伺服閥驅(qū)動器設(shè)計及性能測試 針對壓電伺服閥對驅(qū)動器大輸出位移、高頻響的要求，以及壓電疊堆驅(qū) 動器的結(jié)構(gòu)特點，利用彈簧片作為回復(fù)力彈簧，設(shè)計了滿足伺服閥要求的基 于壓電疊堆的伺服閥驅(qū)動器。　 圍繞伺服閥驅(qū)動器預(yù)緊力的大小，對伺服閥驅(qū)動器電壓—位移輸出特性、 輸出位移滯環(huán)特性以及蠕變特性等靜態(tài)特性進行了測試；同時對伺服閥驅(qū)動 器的固有頻率和幅頻特性等動態(tài)特性進行了試驗測試。 最終選擇預(yù)緊力為 100N 的伺服閥驅(qū)動器，它的電壓位移輸出最大為 46.2μm，滯環(huán)小于 5％，頻寬為 800Hz，可見這種驅(qū)動器可以滿足壓電伺服 閥對驅(qū)動器的要求，它的成功設(shè)計，為下一步調(diào)試壓電驅(qū)動式雙噴嘴電液伺 服閥奠定了基礎(chǔ)�！� ? I ? WP=73 摘　　　　要 ３．　壓電伺服閥測控系統(tǒng)設(shè)計 本章根據(jù)壓電驅(qū)動式電液伺服閥的工作特點及控制要求，建立了壓電伺 服閥測試控制系統(tǒng)�！� 為了滿足壓電伺服閥對控制精度的要求，以及根據(jù)壓電伺服閥調(diào)試時情 況多變的需要，本文選擇了具有穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應(yīng)快的數(shù)字伺服系統(tǒng)作 為電液伺服閥的控制系統(tǒng)。建立了以工業(yè)控制計算機作為主控制器，與模擬 輸出、壓電陶瓷專用電源、驅(qū)動器、伺服閥、壓力（流量）傳感器、模擬輸 入等多個環(huán)節(jié)建立了一套完整的反饋控制硬件系統(tǒng)�！� 編制了包括主程序模塊、采樣模塊、模出�？�、比較模塊、閉環(huán)控制算 法模塊、人機交互模塊、文件管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等八大模塊的系統(tǒng)軟 件�！� 通過實際使用表明：該系統(tǒng)可以準確、快速的對伺服閥的動作進行控制 和記錄�！� ４．　壓電驅(qū)動式雙噴嘴電液伺服閥試驗研究 首先，描述了傳統(tǒng)雙噴嘴電液伺服閥的結(jié)構(gòu)及工作原理，并對壓電驅(qū)動 式雙噴嘴電液伺服閥的設(shè)計思路、結(jié)構(gòu)及工作原理進行了說明�！� 其次，說明了噴嘴擋板放大器的典型結(jié)構(gòu)和工作原理；對壓電驅(qū)動式雙 噴嘴電液伺服閥的驅(qū)動器及前置驅(qū)動油路進行安裝和調(diào)試，并說明了調(diào)試中 的關(guān)鍵點。 最后，對壓電伺服閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性進行了測試，靜態(tài)特性主要 是測試伺服閥的壓力特性和流量特性；動態(tài)特性主要是測試伺服閥幅頻特性。 在測試中，繪制了壓電伺服閥的壓力特性曲線、流量特性曲線及幅頻特性曲 線，得知該閥具有較好的流量和壓力輸出特性�！� 試驗證明：以壓電驅(qū)動器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電液伺服閥驅(qū)動器的可行性，為該型 伺服閥的進一步開發(fā)奠定了基礎(chǔ)�！� ５．　結(jié)論　 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下： １． 對壓電驅(qū)動器的置動原理及分類也進行了闡述，得出了合理并有效的 使用壓電驅(qū)動器的方法，為壓電驅(qū)動式電液伺服閥中壓電疊堆的選用以及驅(qū) ? II ? WP=74 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 動器整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提供了理論基礎(chǔ)。 ２．　完成了壓電伺服閥驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并圍繞伺服閥驅(qū)動器動態(tài)、靜 態(tài)特性的主要影響因素—預(yù)緊力的大小，對壓電伺服閥驅(qū)動器的特性進行了 綜合測試，最終設(shè)計出滿足壓電伺服閥要求的驅(qū)動器。 ３． 搭建壓電驅(qū)動式電液伺服閥的測試控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)為伺服閥的穩(wěn)定 工作建立了電氣基礎(chǔ)，同時也為伺服閥的動作建立了測量系統(tǒng)，通過實際使 用表明，該系統(tǒng)可以準確、快速的對伺服閥的動作進行控制和記錄。　 ４．　對壓電驅(qū)動式雙噴嘴電液伺服閥的性能進行了測試，得出了該型伺服 閥的性能曲線，通過試驗證明了以壓電驅(qū)動器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電液伺服閥驅(qū)動器的 可行性，為該型伺服閥的進一步開發(fā)奠定了實驗基礎(chǔ)�！� 壓電伺服閥性能影響因素及改進方案：　 由伺服閥靜態(tài)、動態(tài)特性曲線可知該閥具有良好的流量和壓力特性，但 動態(tài)響應(yīng)頻率較低，其主要原因及下一步的改進方案體現(xiàn)在以下幾個方面： 閥體節(jié)流口直徑與前置驅(qū)動級噴嘴直徑的合理匹配；壓電疊堆驅(qū)動器與噴嘴 間距離的合理調(diào)整；機械結(jié)構(gòu)安裝過程中的問題；控制算法的改進。　 　 　
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TH137
【圖文】：

產(chǎn)生直線位移的驅(qū)動器主要是壓電疊堆驅(qū)動器，圖 1.3（a）為daptronics Inc.生產(chǎn)的壓電疊堆驅(qū)動器（Multilayer Piezoelectricctuator），它能在較低的電壓下，提供較大的推力，較大的輸出位移以及微級的反應(yīng)時間。它是由薄陶瓷片燒結(jié)而成的。圖 1.3（b）為環(huán)狀壓電陶瓷動器（Ceramic Multilayer Actuators - CMA Rings），它輸出的也為直線移。圖 1.2（a）多層壓電陶瓷彎曲驅(qū)動器Piezoelectric Multilayer Bender Actuator圖 1.2（b）圓形多層壓電陶瓷彎曲驅(qū)動器Ceramic Multilayer Benders - CMB Rings

產(chǎn)生直線位移的驅(qū)動器主要是壓電疊堆驅(qū)動器，圖 1.3（a）為Adaptronics Inc.生產(chǎn)的壓電疊堆驅(qū)動器（Multilayer PiezoelectricActuator），它能在較低的電壓下，提供較大的推力，較大的輸出位移以及微妙級的反應(yīng)時間。它是由薄陶瓷片燒結(jié)而成的。圖 1.3（b）為環(huán)狀壓電陶瓷驅(qū)動器（Ceramic Multilayer Actuators - CMA Rings），它輸出的也為直線位移。圖 1.2（a）多層壓電陶瓷彎曲驅(qū)動器Piezoelectric Multilayer Bender Actuator圖 1.2（b）圓形多層壓電陶瓷彎曲驅(qū)動器Ceramic Multilayer Benders - CMB Rings

【引證文獻】

相關(guān)會議論文 前1條

1 曹永新;王書翰;黎文勇;;基于ITI-SimuationX的噴嘴電液伺服閥模擬仿真[A];第十五屆流體動力與機電控制工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 盧桂榮;基于MSP430單片機的智能閥門定位器研究[D];南京理工大學(xué);2011年

2 方振剛;添加磁流體的力矩馬達靜態(tài)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

3 宋彥偉;采用磁流體的力矩馬達動態(tài)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 陳兵華;壓電振子流量數(shù)字控制組件基本特性研究[D];南京理工大學(xué);2007年

本文編號：2740544