气动减压阀流量特性的仿真研究

摘要

气动减压阀是最常用的气动稳压元件,而且由减压阀和气缸等所组成的气动控制回路更是工业自动化中常用的回路。然而在德国Festo公司和日本SMC公司的气动系统选型软件中,在回路设计时都均没有考虑减压阀的选型。实际上由于减压阀固有的流量特性,在气缸启运动过程中,减压阀的进出口压力都是变化的。因此,本论文以某公司的直动式减压阀为研究对象,对减压阀的流量特性进行仿真研究。
　　 本文首先简要介绍了气动技术的应用,从而引出本课题的背景和研究意义,介绍减压阀的作用及发展状况。
　　 本文说明了减压阀的基本结构、原理、特性参数,为后续减压阀的数学模型建立及动静态特性分析奠定基础。
　　 本文建立了减压阀及其气缸回路的数学运动模型,对影响减压阀性能的参数进行介绍分析,为后续的系统仿真模型的建立及系统特性的分析奠定理论基础。
　　 本文利用AMESim仿真软件建立减压阀及气缸回路的仿真模型,分析了参数设定的过程及方法。还对各元件主要参数对减压阀稳定性影响进行了仿真分析,同时分析了减压阀流量特性对气缸速度和不同气缸速度对减压阀出口压力的影响,得出了有必要在选型软件中加入减压阀的结论。
　　 本文最后设计并搭建了气动系统实验台,进行了相关实验,对气缸进气腔压力、气缸活塞位移、气缸活塞速度等三种曲线进行仿真与实验结果的对比,验证了仿真模型和仿真方法的正确性,同时分析了实验结果与理论结果存在一定偏差的因为。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 减压阀的作用及分类

1.2.2 减压阀的发展状况

1.2.3 减压阀动态稳定性的研究概况

1.3 课题研究内容

第2章 直动式气动减压阀的结构和工作原理分析

2.1 减压阀的结构及工作原理

2.2 气动减压阀的主要性能

2.2.1 静态特性

2.2.2 动态特性

2.3 本章小结

第3章 气动减压阀及气缸的数学模型建立

3.1 气动减压阀数学模型的建立

3.1.1 模型的假设条件

3.1.2 减压阀的数学模型

3.2 气缸运动模型的建立

3.3 本章小结

第4章 基于AMESim的气动减压阀流量特性的仿真

4.1 AMESim概述

4.2 包含减压阀的气缸回路仿真模型建立

4.2.1 减压阀仿真模型的建立

4.2.2 气缸仿真模型的建立

4.3 减压阀的结构参数对阀稳定性的影响

4.3.1 出口腔容积对减压阀稳定性的影响

4.3.2 反馈腔容积对减压阀稳定性的影响

4.3.3 阀芯质量对减压阀稳定性的影响

4.4 减压阀流量和压力特性的仿真研究

4.4.1 减压阀的流量特性

4.4.2 入口压力对减压阀出口压力的影响

4.4.3 减压阀出口压力对气缸速度的影响

4.4.4 有无减压阀对气缸速度的影响

4.4.5 气缸速度对减压阀出口压力的影响

4.5 本章小结

第5章 减压阀及气缸回路的实验研究

5.1 实验系统设计

5.1.1 实验系统组成

5.1.2 实验仪器设备清单

5.2 建立采集程序及线路

5.2.1 建立采集程序

5.2.2 采集线路连接

5.3 仿真模型的实验验证

5.4 本章小结

第6章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢