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大流量液压高速开关阀设计及其在控制系统的应用研究

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2国内外研究现状分析

1.2.1国外研究现状分析

1.2.2国内研究现状分析

1.3液压高速开关阀研究存在的问题

1.4研究课题的意义

1.5本课题的主要研究内容及安排

第二章 两位两通大流量液压高速开关阀正交仿真试验研究

2.1计算机仿真试验研究

2.2大流量高速开关阀的结构与特点

2.3建立数学模型

2.3.1阀线圈电路方程

2.3.2磁路方程

2.3.3阀心运动方程:

2.3.4阀的流量

2.4编写SIMULINK框图程序

2.4.1电路模型程序

2.4.2磁路模型程序

2.4.3阀芯运动仿真程序

2.4.4流量计算程序

2.5正交仿真实验

2.5.1设计实验

2.5.2启动仿真

2.6仿真结果分析

2.6.1电压信号

2.6.2仿真结果分析

2.7本章小结

第三章 高速开关阀的结构设计

3.1前言

3.1.1本章的工作任务

3.1.2 Pro/engineer

3.2设计高速开关阀的结构特点与可动部件的分析设计

3.2.1结构分析

3.2.2阀芯设计

3.3实验过程中遇到的一些问题

3.3.1针对遇到问题的设计方案

3.3.2衔铁设计

3.4.其他部件设计

3.4.1阀体设计

3.4.2弹簧设计

3.4.3其他部件设计

3.5阀零部件装配

3.5.1装配概述

3.5.2装配方法

3.5.3高速开关阀装配

3.6本章小结

第四章 电子驱动电路设计

4.1高速开关阀一般驱动电路的设计原理与分析

4.2阀的驱动设计

4.2.1场效晶体管与普通晶体管的比较

4.2.2驱动电路设计

4.3驱动电路的调试

第五章 高速开关阀在PDE燃油共轨系统中的应用研究

5.1 PDE(Pulse Detonation Engine)共轨系统简单概述

5.2系统简单设计

5.2.1系统组成

5.2.2系统工作原理

5.2.3系统的优点

5.2.4 PDE共轨式燃油喷射系统的主要性能

5.3实验

5.3.1实验台架的搭建

5.3.2开关阀特性实验系统

5.3.3实验的方法

5.3.4实验结果

5.4结果分析

5.4.1实验数据分析

5.4.2与仿真实验结果比较分析

5.5本章小结

第六章 工作总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

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摘要

高速开关阀是20世纪80年代发展起来的一种具有响应速度快,结构简单,抗污染能力强,与计算机接口方便等特点的电液控制元件,只要控制脉冲频率或脉冲宽度,就能对流量进行连续的控制,因此高速开关阀是一种非常有前途的数字阀。但是,由于高速开关阀存在高频响和大流量的矛盾,严重制约了其在较大功率电液控制系统中的应用。因此,为了解决上述问题,结合某军工系统的需要,对能够满足较大功率液压系统需要的一种新型液压高速开关阀展开了研究。
   电液控制阀性能的优劣直接关系到整个系统的控制精度,稳定性和快速性。基于课题要求,设计了一种新型结构的液压高速开关阀,这种阀采用空心阀芯结构,以解决大流量与高频响之间的矛盾。课题的整体内容包括其空心型结构创新设计,正交实验设计,计算机仿真实验,仿真分析,驱动电路的设计,以及对最后仿真结果的实物实验。文中首先根据设计的空心型结构阀的工作原理建模,应用MATLAB/simulik工具编写程序,应用正交实验法,进行计算机仿真实验,并分析其工作特性,找出其精度,稳定,快速性的影响参数,改善其性能。在满足性能要求的基础上,确定一组最优参数,转换这些参数为机械尺寸参数,用PRO/E软件建模画出实物图。同时,设计开发电子驱动电路并在燃油共轨实验系统进行实物实验,验证仿真实验得出的参数。实验表明,这种空心阀芯结构的高速开关阀能突破目前国内101/min以内的流量限制,达到24.811/min的大流量,开关时间在5ms以内,同时空心型阀芯结构减小了阀芯质量,保证了阀工作状态下的稳定性和快速性。

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