射流管式水压电液伺服阀研制及特性研究

论文摘要

水压电液伺服阀作为机-电-液一体化的新型液压元件,是水压伺服控制系统的核心控制部件,具有体积小、重量轻、控制精度高、响应速度快等突出优点,已成为当前国际流体动力技术领域一个极为重要的研究对象。本文介绍了自行研制的射流管式水压电液伺服阀的结构原理和工作特点,建立了数学模型,求取了传递函数和方框图,通过对其进行系统稳定性分析,得出了射流管式水压电液伺服阀的系统稳定性条件。论文运用AMESim软件完成了射流管式水压电液伺服阀系统仿真研究及参数敏感性分析,主要分析、研究了射流管式水压电液伺服阀特性变化趋势,以及阀芯阀套间隙、滑阀口遮盖量、阀芯质量等参数变化对伺服阀特性的影响。根据射流管式水压电液伺服阀的射流喷射及接收区域的结构,运用CFD软件建立了射流区域三维流场网格模型,并运用FLUENT软件对关键部位的流场特性进行了仿真研究,重点研究了几何结构参数及边界条件对射流管式水压电液伺服阀流场特性的影响,为射流管式水压电液伺服阀的优化设计奠定了理论基础。为使仿真结果具有可比性,论文建立了不同几何结构参数的若干模型,并对各模型的流场仿真结果进行比较,仿真研究结论表明：几何结构参数射流管直径d1、射流接收管直径d2均为0.3mm,射流管喷嘴端面间隙b为0.5 mm,射流接受管夹角α为45°时,射流管式水压电液伺服阀具有较好的流场特性,这一结论为射流管式水压电液伺服阀样机的研制提供了理论依据。论文根据水与油在理化性能上的差别,分析了水压元件和系统的适应性,以及应如何通过结构优化、制造材料选用等方法和措施,解决锈蚀、气蚀、磨损、振动及噪声等问题。自行研制了射流管式水压电液伺服阀样机（最大工作压力14MPa、额定流量40L/min）和多功能水压电液伺服阀CAT试验台,并利用所研制的CAT试验台进行了射流管式水压电液伺服阀样机的特性试验,试验结果表明：自行研制的射流管式水压电液伺服阀样机的技术参数达到了课题预定的研究目标,试验结果与AMESim软件仿真结论基本一致。这也说明了样机设计原理和仿真模型与理论分析是合理的,采用的方法是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 水压电液伺服阀研究概况
• 1.4 本文研究的主要内容和章节安排
• 2 射流管式水压电液伺服阀的结构、原理及研制中的关键技术
• 2.1 射流管式水压电液伺服阀的结构
• 2.2 射流管式水压电液伺服阀的工作原理及性能特点
• 2.3 射流管式水压电液伺服阀研制中的关键技术
• 2.4 本章小结
• 3 射流管式水压电液伺服阀建模与稳定性分析
• 3.1 射流管式水压电液伺服阀数学模型
• 3.2 射流管式水压电液伺服阀方框图及传递函数
• 3.3 射流管式水压电液伺服阀系统稳定性分析
• 3.4 本章小结
• 4 射流管式水压电液伺服阀特性指标及仿真研究
• 4.1 射流管式水压电液伺服阀特性指标
• 4.2 射流管式水压电液伺服阀系统仿真研究
• 4.3 本章小结
• 5 射流管式水压电液伺服阀流场仿真与优化
• 5.1 射流管式水压电液伺服阀流场仿真基础
• 5.2 射流管式水压电液伺服阀流场仿真结果与优化分析
• 5.3 本章总结
• 6 射流管式水压电液伺服阀样机研制
• 6.1 水压元件适应性分析
• 6.2 射流管式水压电液伺服阀主要部件材料的选用
• 6.3 射流管式水压电液伺服阀关键摩擦副研究
• 6.4 射流管式水压电液伺服阀样机设计
• 6.5 本章小结
• 7 水压电液伺服阀CAT试验台
• 7.1 CAT试验台系统组成
• 7.2 CAT试验台原理
• 7.3 CAT测控系统硬件及选型
• 7.4 CAT测控软件
• 7.5 本章小结
• 8 射流管式水压电液伺服阀样机试验研究
• 8.1 试验目的及内容
• 8.2 试验过程及结果
• 8.3 试验结果误差分析
• 8.4 本章小结
• 9 全文总结及展望
• 9.1 全文总结
• 9.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表学术论文目录
• 附录2 射流管式水压电液伺服阀特性试验照片
• 附录3 射流管式水压电液伺服阀样机静态特性试验数据