閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥關鍵技術研究.pdf

1、在現(xiàn)有的激振方式中，電液激振具有功率密度高、推力大、負載自適應和無級調(diào)幅等優(yōu)點，因此獲得了廣泛的應用。與傳統(tǒng)伺服閥控電液激振器相比，閥芯旋轉(zhuǎn)式電液激振器可以突破閥芯往復運動結(jié)構(gòu)存在的局限，獲得更高的工作頻率，但是針對振動實驗、地震模擬等場合需要的精準振動問題，需要進一步研究。精準振動包括兩個方面，一是振動頻率準確，二是振動波形準確。閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥是閥芯旋轉(zhuǎn)式電液激振器的核心元件。閥芯旋轉(zhuǎn)式電液激振器的工作頻率由閥芯轉(zhuǎn)速決定，振動波形由

2、閥口形狀和尺寸等幾何特征決定，閥芯轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性以及振動波形和閥口幾何特征的準確解算是這類激振技術發(fā)展關鍵技術。
　　在國家自然科學基金“閥芯旋轉(zhuǎn)式大功率電液激振基礎理論和技術”(51275499)的資助下對閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥展開研究，針對目前閥芯旋轉(zhuǎn)式電液激振技術中存在的振動不準確的問題，提出了以閥芯轉(zhuǎn)速穩(wěn)定為目標的液動力矩計算和補償方法，以及以振動波形準確為目標的基于振動波形的閥口設計方法，為閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的設計提供依據(jù)。

3、>　　主要研究工作如下:
　　1.根據(jù)閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理，綜合考慮研究需要與加工難度，設計了矩形閥口、三角形閥口和半圓形閥口等三種不同閥口形狀，對不同閥口形狀下的過流面積、面積梯度以及當量通徑等閥口面積特征進行計算。建立閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的壓力—流量特性方程，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對靜態(tài)特性的影響。建立閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的受力模型，從階躍響應和幅頻特性角度研究閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的動態(tài)特性，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)和液動力矩對動態(tài)特性的影響。<

4、br>　　2.對閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的液動力矩進行理論分析，分別建立穩(wěn)態(tài)液動力矩和瞬態(tài)液動力矩的理論計算模型。通過ANSYS ICEM CFD建立閥內(nèi)部流場網(wǎng)格模型，采用ANSYS/Fluent對閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥的內(nèi)部流場進行CFD仿真，分析了液動力矩隨閥口壓差和流量、閥芯轉(zhuǎn)速以及閥芯角位移的變化規(guī)律，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對液動力矩的影響，在此基礎上提出了液動力矩的補償方法。
　　3.建立閥芯旋轉(zhuǎn)式電液激振器的數(shù)學模型，通過Matlab/S

5、imulink對電液激振器的數(shù)學模型進行求解，分析了閥口形狀、閥口軸向長度、閥口數(shù)量、系統(tǒng)供油壓力和閥芯轉(zhuǎn)速對電液激振器動態(tài)特性的影響。對振動波形進行頻譜分析，分析閥口形狀、閥口軸向長度以及系統(tǒng)供油壓力對振動波形失真度的影響。通過電液激振器的數(shù)學模型得到閥口過流面積與振動波形的關系，進一步得到閥口軸向長度與振幅的映射關系，在此基礎上提出了基于振動波形的閥口設計方法。
　　4.搭建閥芯旋轉(zhuǎn)式激振閥實驗臺，在實驗臺上分別開展靜態(tài)特性、