發(fā)布時間：2022-10-22 20:36

　　氣動高速開關(guān)閥因其體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)、功率質(zhì)量比大、切換迅速等優(yōu)點,在微電子、醫(yī)藥產(chǎn)品粘結(jié)、包裝裝配及農(nóng)產(chǎn)品色選系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用,并成為當(dāng)今氣動技術(shù)研究和發(fā)展的重要方向之一。同時,伴隨數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展,氣動高速開關(guān)閥在工業(yè)自動化中正逐步取代價格高昂的氣動比例伺服閥,應(yīng)用領(lǐng)域由傳統(tǒng)的簡單開環(huán)控制系統(tǒng)向伺服控制系統(tǒng)中拓展,用于實現(xiàn)低成本的力、位移、速度伺服控制。掌握高速開關(guān)閥所涉及的系列關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氣動高速開關(guān)閥將有助于更好地滿足日益提高的市場需求,進(jìn)而推動我國在氣動元件領(lǐng)域研究的發(fā)展,為氣動自動化和氣動伺服控制技術(shù)的發(fā)展更好地服務(wù)。 本文以氣動高速開關(guān)閥關(guān)鍵技術(shù)為研究對象,采用理論分析、解析計算、數(shù)值仿真和試驗研究相結(jié)合的方法,對開關(guān)閥所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。通過磁路分析和磁場有限元仿真,分別闡述了電磁鐵結(jié)構(gòu)及外部控制參數(shù)的作用機(jī)理。通過采用縮小銜鐵質(zhì)量的策略,在傳統(tǒng)E型電磁鐵基礎(chǔ)上,提出了ε型電磁鐵新結(jié)構(gòu)。仿真與試驗結(jié)果表明,ε型電磁鐵在高速開關(guān)閥典型氣隙長度范圍內(nèi)電磁力輸出能力基本不變（40-60N... 

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 氣動高速開關(guān)閥概述
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
            1.2.1.1 液壓高速開關(guān)閥的研究
            1.2.1.2 氣動高速開關(guān)閥的研究
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 相關(guān)技術(shù)進(jìn)展
        1.3.1 功率驅(qū)動模塊
        1.3.2 新型應(yīng)用
        1.3.3 磁性材料
    1.4 課題的研究意義及研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 氣動高速開關(guān)閥基礎(chǔ)理論研究及結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
    2.1 氣動高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能要求
        2.1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
        2.1.2 性能要求
    2.2 靜態(tài)流量特性分析
    2.3 動態(tài)特性及其影響因素分析
        2.3.1 開關(guān)電磁鐵對動態(tài)性能的影響
        2.3.2 材料性能對動態(tài)特性的影響分析
            2.3.2.1 材料的靜態(tài)磁特性
            2.3.2.2 材料的頻率特性
            2.3.2.3 材料的溫度特性
            2.3.2.4 開關(guān)電磁鐵穩(wěn)態(tài)溫升建模
    2.4 高速開關(guān)閥設(shè)計依據(jù)
    2.5 高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.5.1 圓柱E型電磁鐵式高速開關(guān)閥
        2.5.2 C型電磁鐵式高速開關(guān)閥
    2.6 本章小結(jié)
3 開關(guān)電磁鐵理論分析、建模與優(yōu)化
    3.1 開關(guān)電磁鐵等效磁路建模
        3.1.1 磁路建模基礎(chǔ)
        3.1.2 圓柱E型電磁鐵磁路建模
        3.1.3 C型電磁鐵磁路建模
    3.2 開關(guān)電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)初步確定
    3.3 開關(guān)電磁鐵有限元方法建模
        3.3.1 電磁場基本理論
        3.3.2 電磁場求解基礎(chǔ)與有限元建模
            3.3.2.1 (準(zhǔn))靜態(tài)磁場中的矢量磁位方程
            3.3.2.2 (準(zhǔn))靜態(tài)磁場中的標(biāo)量磁位定解方程
            3.3.2.3 電磁場有限元計算方法
        3.3.3 電磁力有限元求解
        3.3.4 電感的有限元求解方法
        3.3.5 電磁鐵運動耦合瞬態(tài)場建模
    3.4 開關(guān)電磁鐵數(shù)值仿真與優(yōu)化
        3.4.1 圓柱E型電磁鐵數(shù)值仿真及對比
        3.4.2 圓柱E型電磁鐵結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.4.3 C型電磁鐵數(shù)值仿真與對比
        3.4.4 C型電磁鐵磁結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計
    3.5 本章小結(jié)
4 氣動高速開關(guān)閥動態(tài)性能仿真分析及其測試方法研究
    4.1 開關(guān)閥動態(tài)性能概述
    4.2 開關(guān)閥動態(tài)特性建模
        4.2.1 開關(guān)閥閥芯受力分析與建模
            4.2.1.1 閥芯氣動力建模
            4.2.1.2 開關(guān)閥閥芯氣動力的有限元驗證
        4.2.2 基于磁通變化的開關(guān)閥動態(tài)特性建模
        4.2.3 基于有限元-集總參數(shù)(FEA-LPM)的開關(guān)閥動態(tài)特性混合模型
    4.3 開關(guān)閥動態(tài)特性仿真分析
    4.4 開關(guān)閥動態(tài)特性影響因素分析
        4.4.1 保持安匝數(shù)的影響
        4.4.2 激勵電壓的影響
        4.4.3 氣源壓力的影響
        4.4.4 開關(guān)閥背壓的影響
        4.4.5 電磁鐵工作氣隙長度的影響
        4.4.6 線圈匝數(shù)的影響
        4.4.7 占空比的影響
        4.4.8 開關(guān)閥動態(tài)特性仿真總結(jié)
    4.5 開關(guān)閥動態(tài)性能測試方法研究
        4.5.1 基于閥控腔動態(tài)壓力特性檢測的開關(guān)閥動態(tài)性能測試平臺
        4.5.2 閥控腔動態(tài)壓力特性建模
        4.5.3 閥控腔動態(tài)壓力仿真研究及其影響因素分析
    4.6 本章小結(jié)
5 氣動高速開關(guān)閥綜合試驗研究
    5.1 開關(guān)閥性能試驗裝置及原理
        5.1.1 開關(guān)電磁鐵力性能測試系統(tǒng)
        5.1.2 開關(guān)閥動態(tài)性能測試系統(tǒng)
            5.1.2.1 基于電磁鐵動態(tài)位移與勵磁電流檢測的開關(guān)閥動態(tài)性能測試系統(tǒng)
            5.1.2.2 基于閥控腔動態(tài)壓力特性檢測的開關(guān)閥動態(tài)性能測試系統(tǒng)
        5.1.3 開關(guān)閥加速壽命性能測試系統(tǒng)
        5.1.4 開關(guān)閥流量特性測試系統(tǒng)
    5.2 開關(guān)閥驅(qū)動方案及實現(xiàn)
    5.3 開關(guān)閥試驗研究
        5.3.1 開關(guān)閥試驗平臺可靠性驗證
        5.3.2 高速開關(guān)閥試驗分析及對比
            5.3.2.1 電磁鐵行程-力特性試驗及對比
            5.3.2.2 開關(guān)閥動態(tài)特性試驗及對比
            5.3.2.3 開關(guān)閥壽命特性試驗
            5.3.2.4 開關(guān)閥流量特性試驗
            5.3.2.5 開關(guān)閥性能對比
    5.4 氣動高速開關(guān)閥光學(xué)分選應(yīng)用效果
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    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
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Development of an ε-type actuator for enhancing high-speed electro-pneumatic ejector valve performance[J]. Zhong XIANG, Hao LIU, Guo-Liang TAO, Jun MAN, Wei ZHONG (State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China).  Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics ＆ Engineering Journal）. 2008(11)
[3]氣動肌肉并聯(lián)關(guān)節(jié)的位姿軌跡跟蹤控制[J]. 朱笑叢,陶國良,曹劍.  機(jī)械工程學(xué)報. 2008(07)
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[5]氣動人工肌肉關(guān)節(jié)的建模與仿真[J]. 謝建蔚,陶國良,周洪.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2007(03)
[6]高速開關(guān)閥驅(qū)動的氣動肌肉關(guān)節(jié)的滑模變結(jié)構(gòu)跟蹤控制[J]. 謝建蔚,陶國良,周洪.  中國機(jī)械工程. 2007(05)
[7]大米色選機(jī)信號處理算法與實現(xiàn)[J]. 鄭力新,黃東海,周凱汀.  福建工程學(xué)院學(xué)報. 2006(04)
[8]TEST METHOD OF HIGH-SPEED ON-OFF VALVE DYNAMIC CHARACTERISTICS[J]. FU Linjian KONG Xiaowu QIU Minxiu State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control,Zhejiang University,Hangzhou 310027, China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2006(01)
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博士論文
[1]低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李勇.浙江大學(xué) 2009
[2]液壓自由活塞發(fā)動機(jī)運動特性及其數(shù)字閥研究[D]. 周盛.浙江大學(xué) 2006
[3]脈沖噴射開關(guān)閥理論及其在BCP應(yīng)用中的研究[D]. 孟愛華.浙江大學(xué) 2006

碩士論文
[1]棉種色選裝置的光電檢測系統(tǒng)研究[D]. 李景彬.石河子大學(xué) 2006
[2]基于壓電陶瓷驅(qū)動器的新型氣動閥研究[D]. 高平波.浙江大學(xué) 2006



本文編號：3696827