本文關(guān)鍵詞：直動(dòng)式變面積梯度轉(zhuǎn)閥的設(shè)計(jì)及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在利用電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位移或力加載的試驗(yàn)儀中,伺服閥的額定流量和分辨率限制了大范圍加載時(shí)的動(dòng)態(tài)／靜態(tài)精度。以土工三軸試驗(yàn)儀為例,試驗(yàn)中為了測(cè)試土壤的強(qiáng)度和變形特性,需要通過電液伺服系統(tǒng)加載不同幅值位移或力,檢測(cè)其應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系。為此針對(duì)不同試樣一般預(yù)備不同額定流量的伺服閥,這樣才能保證試驗(yàn)時(shí)的控制精度以得到理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是頻繁更換伺服閥過程中易將灰塵、雜質(zhì)等物質(zhì)混入液壓系統(tǒng)油路中,造成伺服閥失靈。即使采用幾個(gè)不同流量的伺服閥并聯(lián)并在其中切換的方式也由于結(jié)構(gòu)尺寸較大、切換繁瑣、成本較高而在很多場(chǎng)合無法采用。為解決這一問題,本論文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究： 首先,本文在綜述國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)閥相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,為了使同一伺服閥實(shí)現(xiàn)不同額定流量以滿足各種試驗(yàn)儀加載精度要求而提出兩維流量控制思想,其通過閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)與軸向移動(dòng)兩個(gè)自由度以改變閥口面積來實(shí)現(xiàn)。依此原理本文設(shè)計(jì)了三種不同的方案,確定了一種直動(dòng)式可變面積梯度轉(zhuǎn)閥的新型結(jié)構(gòu)。 然后,本文對(duì)轉(zhuǎn)閥的規(guī)格進(jìn)行了設(shè)計(jì),確定關(guān)鍵部件的參數(shù),得到轉(zhuǎn)閥的不同額定流量時(shí)曲線圖并對(duì)閥芯進(jìn)行校核。根據(jù)確定的轉(zhuǎn)閥參數(shù),利用Pro/E進(jìn)行三維建模,并提出閥各部件的加工技術(shù)要求。 此外,本文對(duì)轉(zhuǎn)閥的受力進(jìn)行了分析,建立其數(shù)學(xué)模型,分析轉(zhuǎn)閥卡緊力的產(chǎn)生原因并提出了減小措施。其中重點(diǎn)分析穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力,對(duì)閥的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了建模,利用Fluent軟件進(jìn)行仿真,對(duì)仿真結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。通過仿真發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與閥芯轉(zhuǎn)角呈現(xiàn)非線性,實(shí)際值比理論值要小,這就使轉(zhuǎn)閥所需的驅(qū)動(dòng)力矩大大減小；流量的仿真值也比理論值小,無法滿足設(shè)計(jì)要求。分析流場(chǎng)的壓力和速度矢量分布圖發(fā)現(xiàn)閥芯弓形槽形狀以及閥口的角度影響控制閥口的過流面積,閥口射流角隨閥芯轉(zhuǎn)角變化而變化,然后提出了三種改進(jìn)方案,并對(duì)方案中閥內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行建模分析,選擇最優(yōu)方案。 最后,本文對(duì)轉(zhuǎn)閥靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究分析。根據(jù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案中轉(zhuǎn)閥所需的驅(qū)動(dòng)力矩,選擇合適的伺服電機(jī)型號(hào)并建立數(shù)學(xué)模型然后進(jìn)行了仿真。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的動(dòng)三軸儀試驗(yàn)平臺(tái),將設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)閥應(yīng)用到動(dòng)三軸儀中建立了動(dòng)三軸儀軸向加載系統(tǒng)的模型。利用Matlab對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真,進(jìn)一步研究轉(zhuǎn)閥面積梯度的改變對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)的頻寬可達(dá)10Hz,滿足試驗(yàn)要求。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)閥 結(jié)構(gòu)原理 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力矩 Fluent仿真 靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH137.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 轉(zhuǎn)閥國(guó)內(nèi)外研究概況9-20
• 1.1.1 轉(zhuǎn)閥的分類9
• 1.1.2 轉(zhuǎn)閥國(guó)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.1.3 轉(zhuǎn)閥國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2 課題研究的目的和意義20
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 2 變面積梯度閥的方案設(shè)計(jì)以及分析比較22-31
• 2.1 滑閥方案22-24
• 2.2 轉(zhuǎn)閥方案一24-27
• 2.3 轉(zhuǎn)閥方案二27-29
• 2.4 三種方案的比較29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 變面積梯度轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定31-39
• 3.1 轉(zhuǎn)閥規(guī)格的設(shè)計(jì)31-34
• 3.2 閥芯的強(qiáng)度校核34-35
• 3.3 O形橡膠密封圈的選用35-36
• 3.4 轉(zhuǎn)閥的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-38
• 3.5 轉(zhuǎn)閥加工技術(shù)要求38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 變面積梯度伺服轉(zhuǎn)閥的受力分析39-64
• 4.1 慣性力矩39
• 4.2 粘性摩擦力39-40
• 4.3 轉(zhuǎn)閥卡緊力及其減弱措施40-41
• 4.3.1 轉(zhuǎn)閥卡緊力40
• 4.3.2 減小卡緊力的措施40-41
• 4.4 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力41-57
• 4.4.1 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的理論計(jì)算41-44
• 4.4.2 閥芯流場(chǎng)建模44-46
• 4.4.3 仿真計(jì)算46-48
• 4.4.4 Fluent仿真結(jié)果及分析48-57
• 4.5 轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及仿真57-61
• 4.5.1 閥口角度的改進(jìn)57-58
• 4.5.2 對(duì)弓形槽底面的改進(jìn)58-59
• 4.5.3 閥口和弓形槽共同作用59-60
• 4.5.4 改進(jìn)后不同結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)閥仿真結(jié)果對(duì)比及分析60-61
• 4.6 瞬態(tài)液動(dòng)力61-62
• 4.7 轉(zhuǎn)閥驅(qū)動(dòng)力矩的確定62-63
• 4.8 本章小結(jié)63-64
• 5 轉(zhuǎn)閥的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性分析64-86
• 5.1 轉(zhuǎn)閥靜態(tài)特性分析64-71
• 5.1.1 轉(zhuǎn)閥的壓力-流量方程64-66
• 5.1.2 靜態(tài)特性66-71
• 5.2 轉(zhuǎn)閥應(yīng)用在動(dòng)三軸儀中的動(dòng)態(tài)特性分析71-85
• 5.2.1 動(dòng)三軸儀軸向力加載系統(tǒng)71-72
• 5.2.2 交流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及仿真72-76
• 5.2.3 閥控缸的數(shù)學(xué)模型76-81
• 5.2.4 動(dòng)三軸儀軸向系統(tǒng)仿真參數(shù)81-82
• 5.2.5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析82-83
• 5.2.6 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析83-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

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