直驅(qū)式比例插裝閥的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、電液比例/伺服閥作為電液控制核心元件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)合。比例/伺服插裝閥基本采用兩級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)，以高性能伺服閥作為先導(dǎo)級(jí)，閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)油液污染敏感，制造、維護(hù)成本較高。隨著交流伺服系統(tǒng)性能的日益提高，價(jià)格日趨合理，交流伺服電機(jī)充分展現(xiàn)了其高精度、高動(dòng)態(tài)性能和高可靠性等突出優(yōu)勢(shì)，這也進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用范圍。在電液控制領(lǐng)域，交流伺服電機(jī)因自帶閉環(huán)/半閉環(huán)控制、低慣量大扭矩、功重比適中、性價(jià)比高等特點(diǎn)，被認(rèn)為是較為理想的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元

2、件。本文嘗試使用交流永磁同步伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)插裝閥主級(jí)，研制了一種伺服電機(jī)直驅(qū)式比例插裝閥，并研究探討了其中的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　第一章總結(jié)了比例/伺服插裝閥、直驅(qū)式電液伺服閥和伺服電機(jī)直驅(qū)式液壓閥的研究現(xiàn)狀。針對(duì)現(xiàn)有比例插裝閥存在的問題，提出了伺服電機(jī)直驅(qū)式比例插裝閥的研究意義，并明確了本課題的研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容，為后續(xù)工作指明了方向。
　　第二章初步確定了直驅(qū)式比例插裝閥的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)直驅(qū)閥進(jìn)行了原理研究。為實(shí)現(xiàn)伺服電

3、機(jī)直驅(qū)插裝閥主閥，關(guān)鍵在于研究主閥芯的力學(xué)特性，明確閥芯穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力大小，實(shí)現(xiàn)減小或補(bǔ)償閥芯穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，進(jìn)而降低控制難度。論文通過(guò)理論分析和仿真手段研究了內(nèi)流式出口節(jié)流錐閥的液動(dòng)力特性，指出了其非線性飽和的特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)外流式錐閥液動(dòng)力補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)，為下文開展閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論支撐。
　　第三章完成了直驅(qū)式比例插裝閥的設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)建模。閥的設(shè)計(jì)包括總體方案設(shè)計(jì)、伺服電機(jī)和滾珠絲杠的選型校核。論文研究了伺服電機(jī)的矢量控制

4、模型，搭建了直驅(qū)式比例插裝閥系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　第四章對(duì)直驅(qū)式比例插裝閥的控制方法進(jìn)行了研究。論文研究了伺服電機(jī)三閉環(huán)控制參數(shù)的設(shè)計(jì)，計(jì)算了絲杠傳動(dòng)的參數(shù)值，并在Simulink中搭建了仿真模型。論文還探討了液動(dòng)力負(fù)載對(duì)于直驅(qū)式比例插裝閥特性的影響。
　　第五章對(duì)直驅(qū)式比例插裝閥進(jìn)行了試驗(yàn)研究。論文利用現(xiàn)有的高壓大流量比例/伺服閥試驗(yàn)臺(tái)完成了40通徑插裝閥液動(dòng)力測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果和前文理論分析吻合;論文還對(duì)研制成功的直驅(qū)式比例