旋轉(zhuǎn)式水壓伺服閥的設(shè)計(jì)及研究.pdf

1、水液壓傳動(dòng)技術(shù)憑借自身綠色環(huán)保、安全性好、效率高等特點(diǎn)，具有油壓無(wú)法比擬的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，水液壓傳動(dòng)技術(shù)日益受到人們的重視，并已經(jīng)在工程機(jī)械、水下作業(yè)、食品醫(yī)藥等相關(guān)領(lǐng)域得到了推廣與應(yīng)用。然而，要實(shí)現(xiàn)水液壓傳動(dòng)技術(shù)的推廣，就必須首先研制出高性能的水液壓元件。目前已經(jīng)研制出的水液壓元件越來(lái)越多，水液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。人們對(duì)于水液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的精度要求也日漸提高。建立起水壓伺服控制系統(tǒng)是水壓技術(shù)研發(fā)的重要組成部分，

2、也是水液壓傳動(dòng)技術(shù)以及控制技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科前沿。伺服閥作為電液伺服系統(tǒng)控制的核心，為了發(fā)展水液壓傳動(dòng)技術(shù)，對(duì)水液壓伺服閥研發(fā)和改進(jìn)十分必要。本文設(shè)計(jì)并改進(jìn)了一種水液壓傳動(dòng)伺服閥，而且以旋轉(zhuǎn)式閥芯運(yùn)動(dòng)形式代替直動(dòng)式閥芯運(yùn)動(dòng)形式，并運(yùn)用Matlab/Simulink模塊進(jìn)行仿真研究。主要工作如下:
　　(1)根據(jù)已有的伺服閥工作原理及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計(jì)。采用旋轉(zhuǎn)式直流電機(jī)與閥芯直接相連，閥芯節(jié)流孑孔的開(kāi)啟量與閥芯的旋轉(zhuǎn)角度成比例。初步設(shè)計(jì)

3、出旋轉(zhuǎn)式水壓伺服閥的工作原理及其結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)閥口形式進(jìn)行討論并計(jì)算其剛度及氣穴指數(shù)，判定抗氣蝕性能。最終確定閥口的形式為二級(jí)節(jié)流閥口。
　　(2)根據(jù)閥口計(jì)算結(jié)果，改進(jìn)伺服閥節(jié)流閥口的設(shè)計(jì)方案，使用Pro-E三維建模，進(jìn)行進(jìn)一步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改進(jìn)。采用二級(jí)節(jié)流閥口。并將閥套設(shè)計(jì)由兩部分改進(jìn)為一部分。經(jīng)過(guò)計(jì)算重新設(shè)計(jì)閥口分布，并重新設(shè)計(jì)了各個(gè)主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸。最終得到修改后的旋轉(zhuǎn)式伺服閥工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)并實(shí)際需要進(jìn)行材料和標(biāo)

4、準(zhǔn)件的選擇，進(jìn)一步選擇合適的直流力矩電機(jī)、編碼盤(pán)。
　　(3)對(duì)改進(jìn)后的伺服閥進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。根據(jù)所得到的直流力矩電機(jī)電樞回路的電壓平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程以及力矩電機(jī)力矩輸出方程等，計(jì)算出傳遞函數(shù)。利用Pro-E軟件進(jìn)行閥芯等結(jié)構(gòu)質(zhì)量分析，計(jì)算出傳遞函數(shù)中各項(xiàng)參數(shù)。利用Matlab/Simulink模塊進(jìn)行伺服閥的動(dòng)態(tài)性能評(píng)定仿真，對(duì)頻率響應(yīng)進(jìn)行仿真。得到所設(shè)計(jì)伺服閥的幅值裕度、相位裕度等信息，用以判斷系統(tǒng)的特性。
　　對(duì)本文