论文摘要
电-气伺服阀是气压伺服系统中的关键组成部件,其性能会直接影响整个系统的性能。由于高压气动技术可以改善系统动态性能、提高系统速度、实现元件小型化,其应用越来越受到人们的重视。因此,研制高压电-气流量伺服阀具有十分重要的工程实际意义。本课题所研制的高压电-气流量伺服阀的工作压力为5.0MPa,属于高压气动技术的范畴,其压力是普通电-气伺服阀工作压力的5倍。本文首先对电-气伺服阀的组成原理及工作原理进行了全面的分析,完成了电-气伺服阀的总体结构设计。包括阀芯总体结构与尺寸、阀芯开口形状、比例电磁铁的选择等,为获得较理想的压力-流量特性,重点设计了两种阀芯结构与尺寸以便于对比分析。在设计过程中,广泛地采用了无因次特性法,并尽可能地用曲线的形式给出直观结果。在总体结构设计的基础上,运用三维绘图软件SolidWorks绘制了电-气伺服阀的主流道模型,利用FLUENT软件对不同结构的阀的内部流场进行了仿真,直反映了阀内部气体的流动状态,真实描述了阀内部压力场、速度场等分布情况,通过对仿真结果的对比分析,确定了较优结构方案。最后,对阀芯的受力情况作了全面的分析,主要包括稳态气流反力、瞬态气流反力和粘性摩擦阻力。由这三种力和电磁铁驱动力及平衡弹簧力,列出了阀芯的运动方程,并在Simulink中建立时域仿真模型,完成了阀芯开启过程的动态仿真。仿真结果表明高压电-气流量伺服阀具有良好的开启性能。本文完成了高压电-气流量伺服阀的理论研究工作,其结果对制造样机,进行实验研究具有一定的指导意义。