基于阀芯旋转式四通换向阀的冲击激振技术研究
激振器是指能够迫使物体产生振动的设备。作为重要的激振形式，冲击激振广泛用在土木建筑、道路桥梁、航空航天和可靠性试验领域，其技术发展水平的高低直接关系着产品性能可靠性试验的结果，同时也说明了一个国家的装备制造和科研水平的高低。一般能够做冲击振动试验的设备主要有冲击试验机、电动振动台、电液伺服振动台三种激振设备。论文在分析它们研究现状时，指出以下不足:冲击试验机波形控制性能较差;电动振动台虽然有良好的波形控制性能，但是其推力比较小且低频特性比较差;电液伺服振动台虽然兼有波形好、推力大、低频特性好等优点，但是其频宽比较低、结构复杂、造价昂贵、对油液清洁度要求比较高。因此，研制一种频宽高、结构简单、造价便宜、推力大、波形能够精准控制的新型电液冲击激振器，具有非常重要的现实意义。 本课题正是基于对激振器发展需求，在受到国家自然科学基金“阀芯旋转式大功率电液激振基础理论和技术”项目的资助下，首次提出并设计了一种主要由DSP数字信号处理器、伺服电机、微行程双作用液压缸和阀芯旋转式四通换向阀组成的新型电液冲击激振器。研制了具有多种阀芯沟槽形状的转阀，并建立了每一种沟槽形状所对应的冲击激振器理论模型，同时对其在不同的参数情况下进行数值仿真分析，并搭建冲击激振实验系统平台，对激振器理论模型做进一步地实验验证分析。又由于激振器在冲击激振过程中，转阀阀芯所受到的液动力会导致伺服电机的转速大小有所波动，影响冲击激振波形的质量、振幅以及脉宽，因此对转阀进行了流场仿真分析，并建立液动力理论计算模型，搭建了液动力测量平台，开展了实验研究。填补了激振器在冲击激振领域研究的不足，对今后的相关研究有一定的指导意义。 课题的研究工作总结如下： 1、介绍了新型电液冲击激振器的组成部分、工作原理、伺服电机转速控制系统、微行程双作用液压缸和阀芯旋转式四通换向阀。设计和编写了电机转速控制程序，并对电液激振器核心部件转阀的阀体、阀芯、阀套和端盖等零件结构进行了设计。所设计的激振器不仅可以用在冲击激振的场合，同时能够用在高频、高压和大流量的工况下。此外，为了探索不同沟槽形状的阀芯与电液激振器冲击振动形之间的关系，设计并加工了多种不同沟槽形状和尺寸大小的阀芯。 2、通过运用ICEM、FLUENT等流体仿真软件对阀芯旋转式四通换向阀内部的流场进行了建模和动静态仿真分析。深入探讨了在不同大小的阀口开度、不同的阀口形状、不同的供油压力、不同大小的电机转速等条件下，转阀内部流量、压力和液动力的变化规律，揭示了瞬态和稳态液动力的影响因素。 3、从转阀和激振器的工作原理出发，建立了转阀流量计算模型和微行程双作用液压缸的理论模型。为了确定流量计算模型中的面积参数，建立了转阀各种阀口节流面积模型，并结合转阀的流量计算模型和液压缸理论模型，建立了电液激振器的数学模型。同时，建立了稳态和瞬态液动力的计算模型，并在不同的参数下对激振器和液动力进行了仿真分析。 4、搭建了电液激振器实验台，从不同阀芯沟槽形状、不同的压力、不同阀芯开口尺寸大小和不同大小的电机转速等角度出发，对电液冲击激振器和液动力理论模型进行了详细深入地实验验证。
伺服电机;电液冲击激振器;转阀阀芯
浙江大学
硕士
机械电子工程
龚国芳
2016
中文
TM383.4;TM303
111
2016-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）