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2D高频激振阀的优化设计与实验研究
作 者: 叶文军
导 师: 俞浙青
学 校: 浙江工业大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 2D高频激振阀 电液激振器 混合式直线步进电机 流量特性
分类号: TH134
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
随着现代工业尤其是航天航空领域技术的发展,对电液激振器激振频率、输出推力和可控性等都提高了更高的要求。电液激振器性能的好坏,技术水平的高低直接影响到工业工程领域技术的进步和发展。为了进一步提高2D阀控电液激振器的性能,本文对其关键元件—2D高频激振阀及其控制方式进行了优化设计,解决了原2D阀存在的结构复杂、可控性差、激振频率仍有限以及零位难以调整等问题。理论以及实验研究表明:新型2D高频激振阀的结构简单,控制精度高,激振频率可达3000HZ以上。论文的主要研究工作和成果如下:1.对2D高频激振阀的结构进行了较大的改进,降低了加工和安装难度;将2D高频激振阀阀芯沟槽以及相应的阀套窗口开设为16个,增加了阀芯旋转一周时的沟通次数以提高激振频率;采用混合式直线步进电机直接连接堵头代替偏心轮机构控制2D阀阀芯的轴向开口大小,进而控制激振器振动幅值,采用交流伺服电机以及高速齿轮箱传动机构代替液压马达驱动2D阀阀芯的旋转运动,进而控制激振器的激振频率,激振系统的可控性和控制精度都得到了提升;在混合式直线步进电机支架上设计了调零螺钉和锁紧螺母,解决了原2D阀零位难以调整的问题。2.在分析2D阀控高频电液激振器工作原理的基础上,通过四通滑阀的阀口流量方程、液压缸流量连续性方程以及液压缸与负载的力平衡方程对激振系统进行数学动力学建模,然后求解该系统的传递函数。3.对2D高频阀的理想流量特性和工作流量特性进行解析求解与仿真分析。重点研究了激振系统在随阀口面积三角变化的情况下活塞位移和临界阀芯开口的解析求解和仿真,并对不同阀芯开口下“饱和”与“非饱和”波形进行频谱分析和失真度分析。4.在Matlab平台上应用四阶龙格-库塔法编制仿真程序求解2D阀控高频电液激振器中液压缸活塞位移,负载压力等各项相关参数,对激振系统高频段波形进行仿真分析。5.搭建实验平台和测试系统,采集2D阀控高频电液激振系统的实际激振力波形和液压缸两腔压力波形,并对其进行分析、比较及研究。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 第1章 绪论 10-23 1.1 振动试验的目的及重要性 10 1.2 激振器概述 10-15 1.2.1 激振器简介及作用 11 1.2.2 激振器分类 11-14 1.2.3 各类激振器性能比较 14-15 1.3 电液激振器研究现状及发展趋势 15-21 1.3.1 国外电液激振器研究现状 16-17 1.3.2 国内电液激振器研究现状 17-19 1.3.3 电液激振器研究的发展趋势 19-21 1.4 论文选题的意义及研究内容 21-22 1.5 本章小结 22-23 第2章 高频电液激振器的优化设计及数学建模 23-46 2.1 2D 阀控高频电液激振器优化设计 23-35 2.1.1 2D 阀结构优化 23-30 2.1.2 O 形密封圈摩擦力计算与弹簧的设计 30-34 2.1.3 齿轮箱结构改进及密封 34-35 2.2 2D 阀控高频电液激振器工作原理及数学建模 35-45 2.2.1 2D 阀控高频电液激振器工作原理 35-37 2.2.2 新型2D 阀控高频电液激振器数学模型的建立 37-45 2.3 本章小结 45-46 第3章 2D 高频阀流量特性分析及电液激振器仿真分析 46-62 3.1 流量特性分析 46-53 3.1.1 理想流量特性 46-47 3.1.2 工作流量特性 47-49 3.1.3 2D 阀阀口面积输入下的振动输出 49-53 3.2 阀口开度对激振波形影响的仿真分析 53-58 3.2.1 非饱和现象 53-55 3.2.2 饱和现象 55-58 3.3 超高频段激振波形仿真分析 58-61 3.4 本章小结 61-62 第4章 新型2D 阀控高频电液激振器实验研究 62-78 4.1 新型2D 阀控高频电液激振器实验平台 62-63 4.2 控制器及激振系统硬件简介 63-65 4.2.1 激振系统控制器 63-64 4.2.2 传感器选型 64-65 4.3 数据采集模块 65-66 4.4 标定 66-67 4.5 2D 阀控高频电液激振器实验波形研究 67-77 4.5.1 实验与仿真波形比较 67-69 4.5.2 实验结果分析 69-74 4.5.3 2000Hz 以上超高频段实验波形分析 74-77 4.6 本章小节 77-78 第5章 总结与展望 78-81 5.1 论文的总结 78-79 5.2 论文主要创新点 79 5.3 后续展望 79-81 参考文献 81-84 致谢 84-85 攻读学位期间参加的科研项目和成果 85
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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 控制机件
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