偏转板伺服阀力学特性及正交试验研究

摘要

整个伺服系统中最重要的部件是电液伺服阀，其承接着电信号和液压信号的输入和输出，伺服阀工作性能的好坏直接关系到整个伺服系统的工作性能。而由振动引起的伺服系统失稳问题是目前伺服阀运用中较为广泛存在的故障之一，并且伺服阀前置级多采用射流原理，由于射流理论的不完善，很难对整个伺服系统进行分析。因此，本文着重研究了偏转板伺服阀中力矩马达衔铁组件的自激振动特性和前置放大级流场分布规律，这对揭示伺服阀自激振动产生机理和优化前置放大级结构，提高偏转板伺服阀工作性能具有重要的意义。 本文基于数值仿真方法建立了伺服阀部件的数学模型，为偏转板电液伺服阀的模型完善与结构设计提供了理论基础。 本文基于ABAQUS软件对偏转板伺服阀衔铁组件的振动特性进行了详细而系统的研究，首次将油温对材料特性的影响引入振动研究中，进行了不同油温下的衔铁组件模态分析、谐响应分析，最后建立了衔铁组件-阀芯的运动接触有限元模型，进行了动力学分析，通过研究揭示了衔铁组件的振动特性和衔铁组件-阀芯的运动规律。 本文针对偏转板伺服阀流场进行了CFD仿真，分析了其整体结构流场压力分布规律；分析了前置级流量特性，获取了流量随偏转位移的关系曲线；分析了前置放大级压力特性，获取了接收孔恢复压力和压差随偏转位移的关系曲线。 本文针对偏转板伺服阀前置放大级压力特性，重点研究了喷嘴宽度、V型导流槽夹角、劈尖宽度三个结构因素对其的影响，并在此基础上进行了正交试验，通过方差分析得到了三个因素影响的主次关系，确定了最佳尺寸组合。 综上所述，本文研究成果一定程度上可辅助伺服阀整体性能的结构优化设计，可为工程生产制造提供理论依据。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景与意义

1.3研究现状

1.3.1 电液伺服阀研制技术现状

1.3.2 国外研究现状

1.3.3国内研究现状

1.4 课题研究主要内容

1.5章节安排

2.偏转板电液伺服阀数学模型的建立

2.1偏转板电液伺服阀介绍

2.2偏转板电液阀的结构和原理

2.3力矩马达数学模型推导

2.3.1力矩马达工作原理

2.3.2力矩马达磁路分析

2.3.3 电磁力矩公式推导

2.4 衔铁组件数学模型推导

2.4.1衔铁组件结构

2.4.2衔铁组件的运动学分析

2.4.3衔铁组件受力分析

2.5偏转板组件数学模型推导

2.5.1偏转板组件流量方程

2.5.2滑阀组件工作原理

2.5.3阀组件的运动方程

2.5.4温度对阀套和阀芯配合间隙的影响

2.6本章小结

3.衔铁组件力学仿真研究

3.1计算理论

3.1.1结构动力学分析

3.1.2谐响应振动分析

3.2 衔铁组件振动特性研究

3.2.1衔铁组件有限元模型

3.2.2衔铁组件模态分析

3.2.3衔铁组件谐响应分析

3.2.4 衔铁组件瞬态响应分析

3.3衔铁-阀芯组件接触运动分析

3.3.1 衔铁-阀芯有限元模型

3.3.2衔铁-阀芯运动接触分析

3.4 弹簧管与反馈杆刚度计算

3.4.1弹簧管刚度计算

3.4.2 反馈杆刚度计算

3.5 本章小结

4.偏转板伺服阀CFD仿真研究

4.1流场的基本控制方程

4.2偏转板伺服阀整体流场仿真研究

4.2.1整体流场模型

4.2.2仿真结果及分析

4.3偏转板前置级流量特性研究

4.3.1流量模型

4.3.2仿真结果及其分析

4.4 偏转板放大级压力特性研究

4.4.1几何模型及边界条件

4.4.2仿真结果及分析

4.5本章小结

5.偏转板放大级正交试验研究

5.1正交试验简介

5.2 偏转板放大级结构参数对压力特性影响

5.2.1不同喷嘴宽度对压力特性的影响

5.2.2不同V型导流槽夹角对压力特性的影响

5.2.3不同劈尖宽度对压力特性的影响

5.3 正交试验设计

5.4 正交试验结果分析

5.4.1 偏转位移0mm时正交试验结果分析

5.4.2 偏转位移0.01mm时正交试验结果分析

5.4.3偏转位移0.02mm时正交试验结果分析

5.4.4偏转位移0.03mm时正交试验结果分析

5.4.5 偏转位移0.04mm时正交试验结果分析

5.4.6 最佳工况确定

5.5 本章小结

6.总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致 谢

参考文献