新型旋轉式液壓高速開關閥內部流場特性和數(shù)字仿真研究
本文關鍵詞:新型旋轉式液壓高速開關閥內部流場特性和數(shù)字仿真研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:高速開關閥的發(fā)展始于20世紀80年代,可以實現(xiàn)高精度液壓控制,并具有體積小、結構簡單、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,國內外很多高校和研究機構都對高速開關閥進行了深入研究,也取得了一定的成果。但是,液壓高速開關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式液壓高速開關閥,其結構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;閥套主要由進出油孔、中間環(huán)形油道和三個菱形噴嘴組成。開關閥的開關動作無需外加動力,主要利用開關閥內高速流體對閥芯上的螺旋葉片和渦輪葉片沖擊,從而產生了閥芯所需的旋轉動力,閥芯旋轉時,液壓油可以選擇性地流回油箱或流向負載,由此便產生了開關動作,并且開關閥的開關頻率(即PWM頻率)由閥芯的旋轉頻率決定,開關閥的開關動作不需要閥芯的加減速換向等操作,所以大大減少開關閥開關動作的驅動能量。通過改變閥芯和閥套的軸向相對位置,即可調節(jié)開關閥的PWM占空比,并PWM占空比從0到100%連續(xù)可調。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占空比進行控制。通過分析液壓高速開關閥的運行原理后,需要對開關閥進行結構化建模,本次建模采用的三維軟件是Pro/Engineer wildfire5.0。為了對開關閥內流場進行分析,需要獲取開關閥內的流體,通過PRO/E軟件的原件切除命令即可獲得開關閥內的流體。為了分析開關閥內的流場,本文采用的CFD軟件為FLUENT對閥內流場進行仿真,通過對仿真結果進行分析,進而對開關閥的結構(如:噴嘴大小、渦輪葉片的形狀和出口端出口面積的大小)進行改進,從而得到較為優(yōu)化的開關閥結構,使得開關閥具有較高的頻率響應(86.7HZ)。同時,還搭建了基于開關閥的閥控液壓系統(tǒng),結合系統(tǒng)工程高級建模與仿真軟件AMEsim對閥控液壓系統(tǒng)進行自動建模,并對開關閥的動態(tài)性能進行仿真分析,主要是通過調節(jié)占空比對負載位移進行控制,根據(jù)仿真結果表明,該開關閥性能較好,動態(tài)位移誤差較小,穩(wěn)態(tài)位移誤差也達到了預定的設計目標,同時為開關閥的今后研究打下基礎。
【關鍵詞】:高速開關閥 液壓控制系統(tǒng) 流場分析 系統(tǒng)仿真
【學位授予單位】:廣東工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】: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 國內外研究現(xiàn)狀15-16
- 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15
- 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀15-16
- 1.3 存在的主要問題16-17
- 1.4 論文的主要內容與結構17-18
- 1.5 本章小結18-19
- 第二章 旋轉式液壓高速開關閥簡介19-24
- 2.1 旋轉式液壓高速開關閥的機械結構19-20
- 2.2 旋轉式液壓高速開關閥的工作原理20-21
- 2.3 PWM控制原理21-22
- 2.4 旋轉式液壓高速開關閥的特點22-23
- 2.5 本章小結23-24
- 第三章 旋轉式液壓高速開關閥的結構設計24-30
- 3.1 設計軟件及設計方法24
- 3.2 開關閥的閥套設計24-26
- 3.2.1 噴嘴的設計25-26
- 3.2.2 油孔的設計26
- 3.3 高速開關閥的閥芯設計26-29
- 3.3.1 PWM段的設計27-29
- 3.3.2 兩端輸出端的設計29
- 3.4 本章小結29-30
- 第四章 計算流體動力學基本理論30-38
- 4.1 計算流體力學概述30-32
- 4.1.1 計算流體力學的特點30-31
- 4.1.2 計算流體動力學的應用領域31-32
- 4.2 流體動力學控制方程32-33
- 4.2.1 質量守恒方程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軟件結構35
- 4.6 CFD商用軟件選取35-37
- 4.7 本章小結37-38
- 第五章 旋轉式液壓高速開關閥的內部流場仿真38-52
- 5.1 旋轉式液壓高速開關閥內部流體模型建立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)設計及模型建立55-58
- 6.3.1 液壓系統(tǒng)設計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)仿真結果對比分析60-63
- 6.5 本章小結63-64
- 工作總結與展望64-66
- 工作總結64
- 展望64-66
- 參考文獻66-71
- 致謝71
【參考文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 鄭凱鋒;陳思忠;;比例閥控制非對稱液壓缸系統(tǒng)的非線性建模與仿真[J];液壓與氣動;2013年04期
2 蘇朱明;陳健;舒劍平;;新型旋轉高速開關閥內部流場的動力分析與仿真優(yōu)化[J];機械研究與應用;2012年03期
3 胡竟湘;李建軍;鐘定清;;高速開關閥及其發(fā)展趨勢[J];機電產品開發(fā)與創(chuàng)新;2009年02期
4 徐學忠;;擺線泵流量特性分析及計算機仿真[J];機械傳動;2006年06期
5 肖俊東;王占林;;新型超磁致伸縮電液高速開關閥及其驅動控制技術研究[J];機床與液壓;2006年01期
6 江永泉;秦大同;楊亞聯(lián);楊陽;;基于高速開關閥控制的液壓制動伺服系統(tǒng)研制[J];重慶大學學報(自然科學版);2005年12期
7 高鋒,王建強,侯德藻,李克強,連小珉;基于高速開關閥的電控汽車輔助制動系統(tǒng)[J];清華大學學報(自然科學版);2004年11期
8 石延平,劉成文,張永忠;一種大流量高速開關閥的研究與設計[J];機械工程學報;2004年04期
9 徐學忠;擺線泵基本參數(shù)的優(yōu)化設計[J];液壓與氣動;2003年12期
10 張小軍,凌寧,朱國偉,崔可潤;新型高速開關閥的設計與研究[J];機床與液壓;2001年06期
中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條
1 房小立;基于CFD有限元法的滑閥穩(wěn)態(tài)液動力研究[D];武漢科技大學;2012年
2 劉衛(wèi)萍;高速開關閥先導控制的電液位置系統(tǒng)研究[D];湖南師范大學;2008年
3 羅亞敏;基于CFD解析具有V型槽的液壓滑閥特性研究[D];西南交通大學;2007年
4 孫中雷;微小型高速開關閥驅動器關鍵技術研究[D];西北工業(yè)大學;2006年
5 劉海麗;基于AMESim的液壓系統(tǒng)建模與仿真技術研究[D];西北工業(yè)大學;2006年
6 林銳;高速開關閥的研究及數(shù)字仿真[D];武漢理工大學;2005年
本文關鍵詞:新型旋轉式液壓高速開關閥內部流場特性和數(shù)字仿真研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:413043
本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/jixiegongcheng/413043.html