本文關鍵詞：低功耗、大流量高速開關閥的仿真分析與優(yōu)化設計

  更多相關文章： 氣動高速開關閥 有限元模型 有限元—集總參數模型 切換時間 穩(wěn)態(tài)氣動力

【摘要】：氣動高速開關閥，是一種可與控制器直接相連，由數字量控制閥口開關，實現氣體快速切換的氣動元件，在PWM模式控制下擁有比例特性，可代替比例伺服閥，而且與之相比，又具有體積小、成本低、結構簡單、切換迅速、抗污染能力強等優(yōu)點，被廣泛運用于現代工業(yè)領域中，成為當今氣動技術重要的研究方向之一。 目前對流量在700L/min以上，開關切換時間在10ms以內的大流量高速開關閥鮮有報道。本文以此類開關閥為研究對象，采用數學建模、仿真分析、試驗驗證等方法對其進行深入研究，首先提出了一種具有銜鐵固定膜片的二位二通氣動高速開關閥結構，然后通過建立其有限元仿真分析模型及有限元—集總參數分析模型，對其靜、動態(tài)性能影響因素進行了分析研究，獲得了各參數的作用規(guī)律，最后在此基礎上對所提出的高速開關閥進行了結構優(yōu)化。仿真與試驗結果表明，所開發(fā)的高速開關閥在氣源壓力為7Bar的情況下，流量可達720L/min，切換時間僅為9.5ms。本文各章節(jié)內容安排如下： 第一章，介紹了本文研究的背景與意義，分析了高速開關閥的研究現狀，概括了本文研究的重點與研究內容。 第二章，從高速開關閥流量特性與動態(tài)響應特性出發(fā)，對高速開關閥的結構進行分析與設計，提出了一種新型的銜鐵放置結構，確定了高速開關閥初始結構參數。 第三章，通過對高速開關閥中的電磁鐵磁場仿真，詳細分析了靜鐵芯結構、銜鐵結構、線圈位置相關參數對E型電磁鐵性能的影響，揭示了E型電磁鐵性能影響規(guī)律,得到了優(yōu)化后的電磁鐵結構參數。 第四章，通過對高速開關閥流場仿真分析，得出了高速開關閥穩(wěn)態(tài)氣動力數學表達式；基于有限元—集總參數模型，詳細闡述了彈簧剛度系數、激勵電壓與氣源壓力對高速開關閥動態(tài)性能的影響規(guī)律，獲得了優(yōu)化后的高速開關閥相關驅動參數。 第五章，介紹了高速開關閥流量特性測試與切換時間測試系統(tǒng)基本原理，利用測試設備對高速開關閥的性能進行測試，分析對比了仿真數據與試驗數據，驗證了模型的正確性。 第六章，，總結了全文的主要工作與成果，為未來進一步的研究工作提供方向。
【關鍵詞】：氣動高速開關閥 有限元模型 有限元—集總參數模型 切換時間 穩(wěn)態(tài)氣動力
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景與研究意義9
• 1.2 高速開關閥的分類9-10
• 1.3 高速開關閥的研究現狀10-14
• 1.3.1 電—機械轉換器及其驅動電路研究現狀10-12
• 1.3.2 閥芯、閥體結構的研究現狀12-14
• 1.4 研究內容14-15
• 2 高速開關閥結構設計與分析15-25
• 2.1 開關閥的閥芯結構設計15-18
• 2.1.1 閥口密封結構設計15-16
• 2.1.2 銜鐵放置結構設計16-17
• 2.1.3 閥芯關鍵參數設計17-18
• 2.2 電—機械轉換器設計18-23
• 2.2.1 電磁鐵特性分析18-21
• 2.2.2 磁性材料選擇21-22
• 2.2.3 電磁鐵關鍵參數設計22-23
• 2.3 小結23-25
• 3 電磁鐵結構仿真與優(yōu)化25-39
• 3.1 電磁鐵有限元建模25-28
• 3.1.1 電磁場基本理論25-26
• 3.1.2 二維磁場分析理論基礎26-27
• 3.1.3 Ansoft 仿真參數設置27-28
• 3.2 電磁鐵性能影響參數分析28-35
• 3.2.1 靜鐵芯結構相關參數對電磁鐵性能的影響29-32
• 3.2.2 銜鐵結構相關參數對電磁鐵性能的影響32-34
• 3.2.3 線圈結構相關參數對電磁鐵性能的影響34-35
• 3.2.4 小結35
• 3.3 電磁鐵初始結構性能優(yōu)化35-38
• 3.3.1 仿真結果35-36
• 3.3.2 優(yōu)化設計36-38
• 3.3.3 結果對比38
• 3.4 小結38-39
• 4 高速開關閥動態(tài)特性仿真分析與優(yōu)化39-49
• 4.1 高速開關閥系統(tǒng)建模39-44
• 4.1.1 高速開關閥穩(wěn)態(tài)氣動力建模39-42
• 4.1.2 開關閥有限元—集總參數建模42-44
• 4.2 高速開關閥動態(tài)特性影響因素分析與優(yōu)化44-48
• 4.2.1 復位彈簧剛度系數對高速開關閥動態(tài)性能的影響44-45
• 4.2.2 激勵電壓對高速開關閥動態(tài)性能的影響45-47
• 4.2.3 氣源壓力對開關閥動態(tài)性能的影響47-48
• 4.2.4 優(yōu)化前后性能對比48
• 4.3 小結48-49
• 5 高速開關閥性能試驗分析49-53
• 5.1 流量特性試驗49-50
• 5.1.1 基本原理49-50
• 5.1.2 結果分析50
• 5.2 切換時間試驗50-52
• 5.2.1 基本原理51
• 5.2.2 結果分析51-52
• 5.3 小結52-53
• 6 總結與展望53-55
• 6.1 總結53
• 6.2 展望53-55
• 參考文獻55-58
• 附錄58-62
• 攻讀碩士學位期間研究成果62-63
• 致謝63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前9條

1 汪志剛,張敬國;高速強力電磁閥的研究現狀[J];車用發(fā)動機;2003年01期

2 宋軍,黃建平,李孝祿,李書澤,黃震;柴油機高速電磁閥驅動特性仿真分析[J];車用發(fā)動機;2005年05期

3 楊鋼;杜經民;李寶仁;;高壓大流量氣動電磁換向閥原理及動態(tài)特性[J];華中科技大學學報(自然科學版);2010年10期

4 尤德宇;氣動技術在手電筒沖壓工藝中的應用[J];機電工程技術;2005年07期

5 孟愛紅;王偉瑋;宋健;李亮;李紅志;;高速開關閥高頻脈寬調制控制有效占空比工作范圍的拓寬[J];機械工程學報;2012年10期

6 李克;蘇萬華;郭樹滿;;高速電磁閥分時驅動電路可靠性與一致性研究[J];內燃機工程;2011年02期

7 向忠;劉昊;陶國良;;高頻電氣噴射閥優(yōu)化設計與試驗[J];農業(yè)機械學報;2009年04期

8 楊鋼;高隆隆;李寶仁;;新型高壓電-氣伺服閥閥口氣體射流數值研究[J];機械工程學報;2013年02期

9 范立云;高明春;馬修真;石勇;孫軍;;電控單體泵高速電磁閥電磁力的影響參數量化分析[J];內燃機工程;2013年01期

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1 高平波;基于壓電陶瓷驅動器的新型氣動閥研究[D];浙江大學;2006年

本文編號：562459