本文關(guān)鍵詞：閥芯旋轉(zhuǎn)式換向閥的設(shè)計及特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激振器能使被激物體獲得一定形式和強(qiáng)度的振動,實(shí)現(xiàn)振動模擬或利用振動完成搗固、破碎等任務(wù),已廣泛用于汽車、航空航天、機(jī)電系統(tǒng)、機(jī)械搗固、振動破巖等領(lǐng)域。如鐵路道碴搗固裝置,搗鎬把振動力傳遞給石碴,石碴產(chǎn)生振動和移動,增加道床的密實(shí)度,是鐵路路基實(shí)現(xiàn)機(jī)械化養(yǎng)護(hù)的重要裝備。該裝備的可靠性和作業(yè)效率取決于搗固裝置所能產(chǎn)生的激振頻率和波形,對激振器的要求是載荷和輸出功率大,頻寬高且可變。通過對現(xiàn)有機(jī)械式、電動式以及電液式激振形式的對比發(fā)現(xiàn),電液激振方式因?yàn)楣β拭芏雀?推力大、無級調(diào)幅以及負(fù)載自適應(yīng)等特點(diǎn),成為搗固裝置中激振器的不二選擇。目前常用的電液激振器主要是以換向閥或伺服閥控制流體的通斷而產(chǎn)生振動,制約此類激振器發(fā)展的主要是閥的發(fā)展,現(xiàn)有的閥難以解決過流面積,閥芯行程與振動頻率和波形的矛盾。因此,解決電液激振器中閥的問題,對搗固裝置及類似的激振設(shè)備具有重要的意義。 本文基于搗固裝置的電液激振器,設(shè)計了一種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥,并提出了基于振動波形的閥芯設(shè)計方法。闡述了此種旋轉(zhuǎn)換向閥的工作原理,利用基于振動波形的閥芯設(shè)計方法,比較了閥芯不同開口形式的特點(diǎn),并根據(jù)具體的使用要求對轉(zhuǎn)閥進(jìn)行具體尺寸設(shè)計；對設(shè)計的轉(zhuǎn)閥進(jìn)行內(nèi)部流場分析,揭示轉(zhuǎn)閥的內(nèi)部流動規(guī)律；利用理論及實(shí)驗(yàn)的方法,驗(yàn)證轉(zhuǎn)閥的壓力流量特性及液動力特性,并分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對轉(zhuǎn)閥靜態(tài)特性的影響。將閥放入整個系統(tǒng)中,研究轉(zhuǎn)閥的動態(tài)特性,驗(yàn)證其是否能夠達(dá)到預(yù)定的使用要求,并搭建相關(guān)的實(shí)驗(yàn)臺,采集液壓缸的運(yùn)動參數(shù),從而得出轉(zhuǎn)閥的動態(tài)特性,為轉(zhuǎn)閥進(jìn)一步的發(fā)展提供理論依據(jù)。 論文的研究內(nèi)容如下： 第一章首先介紹了激振器的研究現(xiàn)狀,對比分析了三種激振器的優(yōu)缺點(diǎn),隨后介紹了轉(zhuǎn)閥在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及流量特性和液動力特性的研究現(xiàn)狀,流場分析在研究閥時的重要性。研究現(xiàn)有激振器中用到的閥存在的不足,進(jìn)而指出本課題研究的背景及所要開展的研究內(nèi)容。 第二章首先解釋了轉(zhuǎn)閥的工作原理,主要提出了基于振動波形的閥芯設(shè)計方法,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了閥芯旋轉(zhuǎn)式換向閥。分析比較了不同開口形式的特點(diǎn),并對轉(zhuǎn)閥進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計,包括閥體、閥套、進(jìn)出油口的大小以及關(guān)鍵部件的選擇。 第三章利用Fluent軟件對轉(zhuǎn)閥的內(nèi)部流場進(jìn)行可視化研究,分為兩種方式,一是通過選取旋轉(zhuǎn)閥的不同開口時的導(dǎo)通面積進(jìn)行靜態(tài)建模仿真；二是直接進(jìn)行動態(tài)流場仿真。通過對轉(zhuǎn)閥內(nèi)部的壓力場、速度場及氣穴現(xiàn)象的仿真分析,揭示內(nèi)部流動規(guī)律及容易出現(xiàn)低壓甚至負(fù)壓的區(qū)域,分析內(nèi)部射流角的變化規(guī)律和氣穴產(chǎn)生的機(jī)理以及對轉(zhuǎn)閥性能的影響,為轉(zhuǎn)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。 第四章主要分析了轉(zhuǎn)閥的靜態(tài)特性,包括轉(zhuǎn)閥的壓力流量特性以及穩(wěn)態(tài)液動力特性。得出轉(zhuǎn)閥的靜態(tài)壓力與流量曲線,并研究開口對特性曲線的影響,仿真分析了不同開口形式及不同頻率下的流量特性曲線,找出限制轉(zhuǎn)閥提高的關(guān)鍵因素,并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出了轉(zhuǎn)閥的靜態(tài)壓力流量特性。理論上推導(dǎo)出液動力的計算公式并通過仿真研究不同參數(shù)對轉(zhuǎn)閥穩(wěn)態(tài)液動力的影響。 第五章主要從整個系統(tǒng)角度出發(fā),驗(yàn)證轉(zhuǎn)閥的動態(tài)性能。首先從理論角度,建立整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建系統(tǒng)的仿真模型,分析了換向閥的工作頻率和閥口周向?qū)▽挾葘D(zhuǎn)閥動力學(xué)特性能的影響。并分析了轉(zhuǎn)閥的階躍響應(yīng)與幅頻特性曲線。然后從實(shí)驗(yàn)角度驗(yàn)證理論分析的正確性,確定實(shí)驗(yàn)方案,基于實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)對實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行設(shè)計,包括液壓系統(tǒng)設(shè)計,數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的確定。在現(xiàn)有測試平臺的基礎(chǔ)上搭建整個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。得出了位移,速度與加速度的數(shù)值,與理論分析的結(jié)果進(jìn)行對比。驗(yàn)證理論分析的正確性及找出實(shí)際運(yùn)動中容易出現(xiàn)的問題,為進(jìn)一步的優(yōu)化提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 第六章總結(jié)了論文的研究工作與成果,并展望了今后進(jìn)一步的研究工作與方向。
【關(guān)鍵詞】：電液激振器 閥芯旋轉(zhuǎn)式換向閥 流場分析 Fluent 靜態(tài)特性 液動力 響應(yīng)分析 動態(tài)特性 Matlab/Simulink
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 1 緒論14-31
• 1.1 激振器概述14-19
• 1.1.1 激振器的分類14-16
• 1.1.2 國外電液激振器的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.1.3 國內(nèi)電液激振器的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.1.4 電液激振器的發(fā)展趨勢18-19
• 1.2 液壓轉(zhuǎn)閥的現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 國外液壓轉(zhuǎn)閥的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.2 國內(nèi)液壓轉(zhuǎn)閥研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 液壓閥特性研究現(xiàn)狀22-27
• 1.3.1 液壓閥液動力研究現(xiàn)狀23-26
• 1.3.2 流量特性的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.4 流場分析在液壓技術(shù)中的應(yīng)用27-29
• 1.5 課題研究的意義及內(nèi)容29-30
• 1.5.1 課題研究意義29
• 1.5.2 課題主要研究內(nèi)容29-30
• 1.6 本章小結(jié)30-31
• 2 閥芯旋轉(zhuǎn)式換向閥的設(shè)計31-46
• 2.1 換向閥的原理31-32
• 2.2 基于振動波形的閥芯設(shè)計方法32-41
• 2.2.1 閥芯開口特性研究34-39
• 2.2.2 開口尺寸的確定39-41
• 2.3 閥體尺寸的確定41-42
• 2.3.1 進(jìn)出油口直徑的確定41-42
• 2.3.2 閥體的厚度42
• 2.4 電機(jī)械轉(zhuǎn)換器及其他零件的選擇42-45
• 2.4.1 電機(jī)械轉(zhuǎn)換器42-44
• 2.4.2 其他零件的設(shè)計與選擇44-45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 3 轉(zhuǎn)閥內(nèi)部流場分析46-64
• 3.1 流體仿真基本方程及FLUENT軟件的基本構(gòu)成46-49
• 3.2 計算模型及邊界條件49-51
• 3.2.1 靜態(tài)仿真邊界條件49-50
• 3.2.2 動態(tài)仿真邊界條件50-51
• 3.3 壓力場比較51-55
• 3.3.1 靜態(tài)求解結(jié)果51-53
• 3.3.2 動態(tài)求解結(jié)果53-55
• 3.4 速度場比較55-59
• 3.4.1 靜態(tài)求解結(jié)果55-57
• 3.4.2 動態(tài)求解結(jié)果57-59
• 3.5 閥口氣穴流動分析59-62
• 3.5.1 兩相流基本模型60-61
• 3.5.2 氣穴模型的初始化61
• 3.5.3 結(jié)果分析61-62
• 3.6 本章小結(jié)62-64
• 4 轉(zhuǎn)閥的靜態(tài)特性研究64-80
• 4.1 壓力-流量特性分析64-68
• 4.2 液動力特性的理論及仿真分析68-74
• 4.2.1 液動力的分類68-69
• 4.2.2 穩(wěn)態(tài)液動力的計算69-71
• 4.2.3 液動力的數(shù)值模擬與仿真結(jié)果的對比71-74
• 4.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計74-76
• 4.3.1 靜態(tài)特性測試裝置設(shè)計74-75
• 4.3.2 測量油路設(shè)計75-76
• 4.3.3 測量原理及實(shí)驗(yàn)方案76
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比76-78
• 4.4.1 定壓差時的特性分析77
• 4.4.2 定流量時的特性分析77-78
• 4.4.3 定開口時的特性分析78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 5 轉(zhuǎn)閥的動態(tài)特性研究80-97
• 5.1 動態(tài)特性數(shù)學(xué)模型的建立80-86
• 5.1.1 激振液壓缸的原理80-81
• 5.1.2 液壓缸流量連續(xù)性方程及力平衡方程81-83
• 5.1.3 液壓缸限位孔壓降方程83-85
• 5.1.4 轉(zhuǎn)閥的運(yùn)動方程85-86
• 5.2 仿真分析86-90
• 5.2.1 閥芯轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)閥動態(tài)性能的影響86-88
• 5.2.2 周向開度x_v對轉(zhuǎn)閥動態(tài)性能的影響88-89
• 5.2.3 轉(zhuǎn)閥的響應(yīng)特性分析89-90
• 5.3 實(shí)驗(yàn)臺的搭建90-93
• 5.3.1 測量裝置設(shè)計90-91
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)油路及原理91-92
• 5.3.3 參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)92-93
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析93-95
• 5.4.1 閥芯轉(zhuǎn)速的影響93-94
• 5.4.2 壓差的影響94-95
• 5.5 本章小結(jié)95-97
• 6 總結(jié)與展望97-99
• 6.1 論文總結(jié)97-98
• 6.2 工作展望98-99
• 參考文獻(xiàn)99-106
• 作者簡歷及碩士期間的科研成果106

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：閥芯旋轉(zhuǎn)式換向閥的設(shè)計及特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299950