電液伺服控制系統(tǒng)以其控制精度高、響應(yīng)速度快、抗負(fù)載剛性大等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域如導(dǎo)彈、火箭等的模擬加載裝置，冶金領(lǐng)域如糾偏機(jī)構(gòu)、張力控制機(jī)構(gòu)，軍事領(lǐng)域如火炮控制機(jī)構(gòu)，工程機(jī)械領(lǐng)域如推土機(jī)、壓路機(jī)等都有著廣泛的應(yīng)用。電液伺服閥作為電液伺服控制系統(tǒng)的核心部件，其作用是將輸入的小功率電信號精確快速的轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，其性能優(yōu)劣直接決定著電液控制系統(tǒng)的性能。直動式電液伺服閥因其具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、抗污染能力強(qiáng)、可靠性高、無先導(dǎo)級泄漏、特性不受供油壓力影響等性能優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為流體傳動與控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向和競爭焦點(diǎn)。提高電液伺服閥的性能指標(biāo)，有助于改善電液伺服控制系統(tǒng)的控制特性，有益于更好地滿足日益提高的市場需求，進(jìn)而推動流體傳動及控制技術(shù)的發(fā)展。 論文以直動式電液伺服閥的關(guān)鍵技術(shù)為研究對象，在綜合國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了永磁極化、差動磁通驅(qū)動、動鐵式、耐高壓雙向電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的新結(jié)構(gòu)，通過理論分析和磁場的有限元計算，確定了各結(jié)構(gòu)參數(shù)間的匹配關(guān)系，實(shí)驗結(jié)果表明該電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的線性工作范圍±1mm，最大驅(qū)動力為±60N，滯環(huán)小于2％，幅頻寬達(dá)到160Hz。針對目前閥用電感式傳感器的頻響有限，已難滿足高頻響電液伺服閥的要求，本論文還提出了耐高壓閥用電渦流位移傳感器的新結(jié)構(gòu)，并就電渦流傳感器易溫度漂移的技術(shù)難點(diǎn)，在理論分析基礎(chǔ)上，提出采用無感線圈進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)男路椒ǎ抡婧蛯?shí)驗結(jié)果表明，該位移傳感器的測量量程為8mm，精度為0.5％，20～90℃測量范圍內(nèi)溫升引起的測量偏差由未補(bǔ)償時的12％降低到0.7％，頻響高，能夠滿足高頻電液伺服閥的性能要求。基于耐高壓雙向電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器和耐高壓電渦流位移傳感器，本論文研制了不帶位移反饋以及帶位移反饋的直動式電液伺服閥的新結(jié)構(gòu)，仿真探討了其結(jié)構(gòu)參數(shù)與其輸出特性的內(nèi)在關(guān)系，實(shí)驗研究了直動式電液伺服閥的輸出特性，實(shí)驗結(jié)果表明，該直動式電液伺服閥的額定壓力為21MPa，額定流量為60L／min，額定電流為±2A，滯環(huán)小于7％(不帶位移反饋)，幅頻寬達(dá)到100Hz(10％額定流量@-3dB)。 有關(guān)各章內(nèi)容分述如下： 第一章，在綜合國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了電液伺服閥的發(fā)展歷史，從新結(jié)構(gòu)和新材料兩個角度論述了國內(nèi)外電液伺服閥的研究動態(tài)，重點(diǎn)介紹了電液伺服閥的工作原理和性能指標(biāo)；介紹了伺服閥相關(guān)技術(shù)，包括冷卻技術(shù)、位移反饋技術(shù)以及液動力補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展，總結(jié)出電液伺服閥的若干發(fā)展趨勢。 第二章，介紹了傳統(tǒng)型和新材料型兩類電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的作用、分類及工作原理，并進(jìn)行了性能比較；分析討論了單向比例電磁鐵的輸出特性及工作機(jī)理，深入探討了其結(jié)構(gòu)參數(shù)與其輸出特性的關(guān)系及作用規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，提出了永磁極化式雙向電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，并就其關(guān)鍵技術(shù)包括永磁材料、軟磁材料、銜鐵支承以及激勵線圈等給以了分析討論。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TH137
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 電液伺服閥概述
        1.1.1 電液伺服閥的發(fā)展歷史
        1.1.2 電液伺服閥結(jié)構(gòu)及分類
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
    1.3 相關(guān)技術(shù)進(jìn)展
        1.3.1 冷卻技術(shù)
        1.3.2 位移反饋技術(shù)
        1.3.3 液動力補(bǔ)償
    1.4 課題的研究意義及研究內(nèi)容
        1.4.1 課題研究意義
        1.4.2 研究難點(diǎn)
        1.4.3 研究內(nèi)容
第二章 新型電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究
    2.1 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器技術(shù)綜述（作用、分類及工作原理）
    2.2 單向比例電磁鐵研究
        2.2.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
        2.2.2 仿真與實(shí)驗
        2.2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)評估
    2.3 新型電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)
    2.4 關(guān)鍵技術(shù)
        2.4.1 永磁磁鋼
        2.4.2 軟磁材料
        2.4.3 銜鐵及其支承
        2.4.4 激勵線圈
    2.5 小結(jié)
第三章 新型耐高壓雙向電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的仿真與實(shí)驗研究
    3.1 磁場計算基礎(chǔ)
        3.1.1 有限元方法
        3.1.2 有限元模型
        3.1.3 永磁磁場分析
        3.1.4 電磁力計算
    3.2 靜態(tài)特性分析
        3.2.1 仿真結(jié)果
        3.2.2 參數(shù)影響評估
        3.2.3 靜態(tài)實(shí)驗研究
    3.3 動態(tài)分析
        3.3.1 動態(tài)過程分析
        3.3.2 瞬態(tài)特性分析
        3.3.3 參數(shù)影響評估
        3.3.4 動態(tài)實(shí)驗研究
    3.4 鐵損分析
        3.4.1 磁滯損耗分析
        3.4.2 渦流損耗分析
        3.4.3 溫升驗證
    3.5 驅(qū)動電路研究
        3.5.1 性能要求
        3.5.2 電路實(shí)現(xiàn)
        3.5.3 驅(qū)動能力
    3.6 小結(jié)
第四章 耐高壓閥用位移傳感器的研究
    4.1 閥用位移傳感器的研究概述
    4.2 新型閥用位移傳感器
    4.3 仿真及分析
        4.3.1 等效電路分析
        4.3.2 阻抗分析
        4.3.3 有限元仿真分析
    4.4 電渦流位移傳感器的溫度補(bǔ)償研究
        4.4.1 溫度補(bǔ)償方法概述
        4.4.2 補(bǔ)償機(jī)理探討
        4.4.3 溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)
    4.5 信號調(diào)理電路
        4.5.1 性能要求
        4.5.2 技術(shù)關(guān)鍵
        4.5.3 電路實(shí)施
    4.6 實(shí)驗分析
        4.6.1 特性測試
        4.6.2 溫度補(bǔ)償特性測試
    4.7 本章小結(jié)
第五章 直動式電液伺服閥的仿真與實(shí)驗研究
    5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
    5.2 數(shù)學(xué)建模
        5.2.1 閥芯運(yùn)動模型
        5.2.2 壓力流量模型
        5.2.3 位移反饋模型
        5.2.4 仿真軟件
    5.3 靜態(tài)特性仿真分析
        5.3.1 靜態(tài)仿真模型
        5.3.2 靜態(tài)特性分析
        5.3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)評估
    5.4 動態(tài)特性仿真分析
        5.4.1 動態(tài)模型
        5.4.2 動態(tài)特性
        5.4.3 動態(tài)特性分析
    5.5 實(shí)驗研究
        5.5.1 實(shí)驗系統(tǒng)
        5.5.2 靜態(tài)特性實(shí)驗
        5.5.3 動態(tài)特性實(shí)驗
    5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果及榮譽(yù)
致謝

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2873046