本文關(guān)鍵詞：新型旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥內(nèi)部流場特性和數(shù)字仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速開關(guān)閥的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代,可以實現(xiàn)高精度液壓控制,并具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、可靠性高、抗污染能力強和價格廉價等優(yōu)點。在液壓控制系統(tǒng)中,高速開關(guān)閥起到非常重要的作用,其性能直接影響到整個系統(tǒng)的性能。目前,國內(nèi)外很多高校和研究機構(gòu)都對高速開關(guān)閥進(jìn)行了深入研究,也取得了一定的成果。但是,液壓高速開關(guān)閥普遍還存在大流量和高頻響之間的矛盾,從而無法滿足大功率和高精度液壓系統(tǒng)的要求。 本文提出的一種旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥,其結(jié)構(gòu)主要由閥芯和閥套兩部分組成。閥芯主要由PWM段和兩端的出口端組成,PWM段主要由6段交替連接的螺旋葉片和6個出油孔組成,兩端的出口端主要分別由三個渦輪葉片組成；閥套主要由進(jìn)出油孔、中間環(huán)形油道和三個菱形噴嘴組成。開關(guān)閥的開關(guān)動作無需外加動力,主要利用開關(guān)閥內(nèi)高速流體對閥芯上的螺旋葉片和渦輪葉片沖擊,從而產(chǎn)生了閥芯所需的旋轉(zhuǎn)動力,閥芯旋轉(zhuǎn)時,液壓油可以選擇性地流回油箱或流向負(fù)載,由此便產(chǎn)生了開關(guān)動作,并且開關(guān)閥的開關(guān)頻率(即PWM頻率)由閥芯的旋轉(zhuǎn)頻率決定,開關(guān)閥的開關(guān)動作不需要閥芯的加減速換向等操作,所以大大減少開關(guān)閥開關(guān)動作的驅(qū)動能量。通過改變閥芯和閥套的軸向相對位置,即可調(diào)節(jié)開關(guān)閥的PWM占空比,并PWM占空比從0到100%連續(xù)可調(diào)。閥芯的軸向位移控制系統(tǒng)主要由擺線計量泵、H橋控制電路和單片機組成,通過擺線計量泵將閥芯一端的液壓油抽向另一端,來改變閥芯的軸向位移,從而對PWM占空比進(jìn)行控制。通過分析液壓高速開關(guān)閥的運行原理后,需要對開關(guān)閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)化建模,本次建模采用的三維軟件是Pro/Engineer wildfire5.0。為了對開關(guān)閥內(nèi)流場進(jìn)行分析,需要獲取開關(guān)閥內(nèi)的流體,通過PRO/E軟件的原件切除命令即可獲得開關(guān)閥內(nèi)的流體。為了分析開關(guān)閥內(nèi)的流場,本文采用的CFD軟件為FLUENT對閥內(nèi)流場進(jìn)行仿真,通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析,進(jìn)而對開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)(如：噴嘴大小、渦輪葉片的形狀和出口端出口面積的大小)進(jìn)行改進(jìn),從而得到較為優(yōu)化的開關(guān)閥結(jié)構(gòu),使得開關(guān)閥具有較高的頻率響應(yīng)(86.7HZ)。同時,還搭建了基于開關(guān)閥的閥控液壓系統(tǒng),結(jié)合系統(tǒng)工程高級建模與仿真軟件AMEsim對閥控液壓系統(tǒng)進(jìn)行自動建模,并對開關(guān)閥的動態(tài)性能進(jìn)行仿真分析,主要是通過調(diào)節(jié)占空比對負(fù)載位移進(jìn)行控制,根據(jù)仿真結(jié)果表明,該開關(guān)閥性能較好,動態(tài)位移誤差較小,穩(wěn)態(tài)位移誤差也達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計目標(biāo),同時為開關(guān)閥的今后研究打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：高速開關(guān)閥 液壓控制系統(tǒng) 流場分析 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 課題研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 存在的主要問題16-17
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第二章 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥簡介19-24
• 2.1 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥的機械結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥的工作原理20-21
• 2.3 PWM控制原理21-22
• 2.4 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥的特點22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計24-30
• 3.1 設(shè)計軟件及設(shè)計方法24
• 3.2 開關(guān)閥的閥套設(shè)計24-26
• 3.2.1 噴嘴的設(shè)計25-26
• 3.2.2 油孔的設(shè)計26
• 3.3 高速開關(guān)閥的閥芯設(shè)計26-29
• 3.3.1 PWM段的設(shè)計27-29
• 3.3.2 兩端輸出端的設(shè)計29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第四章 計算流體動力學(xué)基本理論30-38
• 4.1 計算流體力學(xué)概述30-32
• 4.1.1 計算流體力學(xué)的特點30-31
• 4.1.2 計算流體動力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域31-32
• 4.2 流體動力學(xué)控制方程32-33
• 4.2.1 質(zhì)量守恒方程32
• 4.2.2 動量守恒方程32-33
• 4.2.3 能量守恒方程33
• 4.3 CFD的求解過程33-34
• 4.4 網(wǎng)格概述34-35
• 4.5 CFD軟件結(jié)構(gòu)35
• 4.6 CFD商用軟件選取35-37
• 4.7 本章小結(jié)37-38
• 第五章 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥的內(nèi)部流場仿真38-52
• 5.1 旋轉(zhuǎn)式液壓高速開關(guān)閥內(nèi)部流體模型建立38
• 5.2 菱形噴嘴和PWM段流體仿真前處理38-40
• 5.3 菱形噴嘴及PWM段流場分析40-46
• 5.4 出口端液動力分析46-50
• 5.5 本章小結(jié)50-52
• 第六章 液壓系統(tǒng)建模與仿真52-64
• 6.1 液壓系統(tǒng)建模與仿真52-53
• 6.2 液壓系統(tǒng)建模仿真軟件及AMEsim軟件53-55
• 6.2.1 液壓系統(tǒng)建模仿真軟件發(fā)展53
• 6.2.2 AMEsim軟件介紹53-55
• 6.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計及模型建立55-58
• 6.3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計55-57
• 6.3.2 液壓系統(tǒng)模型建模57-58
• 6.4 閥控液壓系統(tǒng)性能分析58-63
• 6.4.1 閥控液壓控制系統(tǒng)仿真58-60
• 6.4.2 兩種系統(tǒng)仿真結(jié)果對比分析60-63
• 6.5 本章小結(jié)63-64
• 工作總結(jié)與展望64-66
• 工作總結(jié)64
• 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：413043