本文關(guān)鍵詞：大溢流氣動(dòng)減壓閥的設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,氣動(dòng)系統(tǒng)對減壓閥的溢流特性提出了新的要求。然而,目前市場上缺乏這種能夠?qū)崿F(xiàn)大溢流的氣動(dòng)減壓閥。一方面是因?yàn)榇笠缌鳒p壓閥的溢流特性究竟如何并未得到充分分析；另一方面,進(jìn)行大溢流設(shè)計(jì)之后,可能會(huì)產(chǎn)生很多影響減壓閥基本性能的問題。針對這些問題,本文設(shè)計(jì)了直動(dòng)式大溢流減壓閥和先導(dǎo)式大溢流減壓閥,并深入探究了大溢流減壓閥的特性和性能,力求得到符合市場要求的溢流性能較好的減壓閥。本文進(jìn)行的研究工作主要有：1、設(shè)計(jì)大溢流減壓閥結(jié)構(gòu)。本文以FESTO氣動(dòng)公司型號(hào)為LR-1/4-D-O-MINI的氣動(dòng)減壓閥外形尺寸為對比參照,設(shè)計(jì)了直動(dòng)式大溢流減壓閥和先導(dǎo)式大溢流減壓閥。利用PROE建立了大溢流減壓閥的3D裝配模型,利用CAD繪制了大溢流減壓閥零件的設(shè)計(jì)圖紙。2、利用MATLAB和FLUENT建立仿真模型。本文分析了大溢流減壓閥的數(shù)學(xué)模型,并在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上利用MATLAB\SIMULINK模塊建立動(dòng)態(tài)、靜態(tài)仿真模型和溢流模型。本文利用靜態(tài)模型分析了減壓閥的流量、壓力特性；利用動(dòng)態(tài)模型分析了減壓閥的動(dòng)態(tài)特性和各關(guān)鍵參數(shù)對減壓閥性能的影響；利用溢流模型分析了減壓閥的溢流性能。溢流模型顯示,隨著溢流口有效截流面積的增大,減壓閥的溢流速度增大明顯。本文還利用FLUENT建立了減壓閥的流場仿真模型,完成了對減壓閥閥口流動(dòng)狀態(tài)的壓力分布以及流速、流向等的仿真。3、設(shè)計(jì)PID-PWM控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對先導(dǎo)式大溢流減壓閥的有效控制。本文設(shè)計(jì)了大溢流先導(dǎo)式減壓閥的PID-PWM控制系統(tǒng),并利用MATLAB\SIMULINK建立了控制系統(tǒng)仿真模型,取得了跟蹤穩(wěn)定壓力信號(hào)、階躍壓力信號(hào)和方波壓力信號(hào)的仿真結(jié)果。4、對大溢流減壓閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。本文完成了對實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)、搭建和數(shù)據(jù)采集程序的編寫,進(jìn)行了以下5個(gè)實(shí)驗(yàn)：(1)流量特性實(shí)驗(yàn)；(2)壓力特性實(shí)驗(yàn)；(3)主彈簧預(yù)緊力對動(dòng)態(tài)特性的影響實(shí)驗(yàn)；(4)溢流口有效截流面積對溢流作用的影響實(shí)驗(yàn)；(5)先導(dǎo)式減壓閥控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,大溢流減壓閥的溢流時(shí)間為同等大小普通減壓閥的約1/2,且先導(dǎo)式大溢流減壓閥的PID-PWM控制系統(tǒng)對穩(wěn)定壓力的控制精度誤差可達(dá)1%以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：氣動(dòng)減壓閥 大溢流 PID-PWM
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 課題的研究背景10-12
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 大溢流減壓閥的發(fā)展趨勢20
• 1.3 課題的研究意義、內(nèi)容及難點(diǎn)20-22
• 1.3.1 課題的研究意義20-21
• 1.3.2 課題的研究內(nèi)容21
• 1.3.3 課題的研究難點(diǎn)21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第二章 大溢流減壓閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-35
• 2.1 大溢流減壓閥的設(shè)計(jì)思路23-25
• 2.2 直動(dòng)式大溢流減壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理25-32
• 2.2.1 螺桿彈簧座機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27
• 2.2.2 活塞與閥芯的設(shè)計(jì)27-28
• 2.2.3 閥座設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.4 上閥體設(shè)計(jì)29-30
• 2.2.5 下閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 2.2.6 導(dǎo)向環(huán)和密封圈的選擇31-32
• 2.3 先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理32-34
• 2.3.1 活塞設(shè)計(jì)33-34
• 2.3.2 上閥體設(shè)計(jì)34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 大溢流減壓閥的數(shù)學(xué)分析及仿真35-52
• 3.1 直動(dòng)式減壓閥的技術(shù)參數(shù)35
• 3.2 大溢流減壓閥的數(shù)學(xué)模型35-40
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型的理論依據(jù)35-36
• 3.2.2 氣動(dòng)系統(tǒng)分析36-37
• 3.2.3 活塞與閥芯的受力分析37-39
• 3.2.4 閥口流動(dòng)方程39-40
• 3.2.5 壓力與溫度動(dòng)態(tài)方程40
• 3.3 靜態(tài)特性仿真40-43
• 3.3.1 靜態(tài)綜合特性方程40-42
• 3.3.2 壓力特性仿真42
• 3.3.3 流量特性仿真42-43
• 3.4 動(dòng)態(tài)特性仿真43-46
• 3.4.1 主彈簧預(yù)緊力對開啟過程的影響43-44
• 3.4.2 閥口直徑對開啟曲線的影響44-45
• 3.4.3 阻尼口大小對開啟曲線的影響45
• 3.4.4 有效溢流面積對溢流特性的影響45-46
• 3.5 大溢流減壓閥CFD仿真46-51
• 3.5.1 GAMBIT前處理46-47
• 3.5.2 FLUENT仿真計(jì)算47-50
• 3.5.3 仿真結(jié)果50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 先導(dǎo)式減壓閥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-66
• 4.1 基本控制策略介紹52-53
• 4.2 減壓閥控制方案53
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)53-56
• 4.3.1 傳感器的選型53-54
• 4.3.2 開關(guān)閥選型54-55
• 4.3.3 DSPACE工控機(jī)系統(tǒng)55-56
• 4.3.4 繼電器的選擇56
• 4.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-60
• 4.4.1 顯示界面設(shè)計(jì)56-57
• 4.4.2 控制算法設(shè)計(jì)57-60
• 4.5 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析及仿真60-65
• 4.5.1 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析60-62
• 4.5.2 控制系統(tǒng)仿真分析62-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 大溢流減壓閥的實(shí)驗(yàn)研究66-83
• 5.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容66
• 5.2 流量特性實(shí)驗(yàn)66-69
• 5.2.1 流量特性實(shí)驗(yàn)的硬件、軟件實(shí)現(xiàn)67
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-69
• 5.3 壓力特性實(shí)驗(yàn)69
• 5.4 主彈簧對大溢流減壓閥性能的影響實(shí)驗(yàn)69-75
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)70-71
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)71-73
• 5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果73-75
• 5.5 溢流口大小對溢流作用的影響實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)76
• 5.5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)76-77
• 5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析77-78
• 5.6 先導(dǎo)式減壓閥控制實(shí)驗(yàn)78-82
• 5.6.1 穩(wěn)定壓力控制實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.6.2 階躍壓力控制實(shí)驗(yàn)80-82
• 5.6.3 多個(gè)階躍信號(hào)控制實(shí)驗(yàn)82
• 5.7 本章小結(jié)82-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 論文總結(jié)83
• 6.2 工作展望83-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙彤;氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展及在新領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];液壓氣動(dòng)與密封;2004年02期

，

本文編號(hào)：787438