位移放大型二維(2D)電液比例換向閥的研究.pdf

1、電液比例控制技術(shù)具有性能可靠、成本低、控制精度高和響應(yīng)特性快等優(yōu)點(diǎn)，在許多場合（尤其是移動(dòng)式液壓系統(tǒng)中）可取代電液伺服技術(shù)進(jìn)行負(fù)載的位置、速度、力控制，因此獲得廣泛應(yīng)用，而電液比例換向閥代表了電液比例控制技術(shù)發(fā)展的水平。
　　現(xiàn)有的電液比例換向閥有直動(dòng)式和導(dǎo)控型兩種方案。直動(dòng)式電液比例換向閥受比例電磁鐵輸出推力限制，無法實(shí)現(xiàn)高壓大流量控制;導(dǎo)控型電液比例換向閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需導(dǎo)控油液，且無法在零導(dǎo)控壓力下工作。本論文針對大行程比例電磁

2、鐵制造難度大、且頻響低的弊端，設(shè)計(jì)了位移放大型壓扭聯(lián)軸器，與2D換向閥結(jié)合后，不僅能使比例電磁鐵的驅(qū)動(dòng)力放大，而且可實(shí)現(xiàn)閥心位移的放大功能，使2D電液比例換向閥兼具直動(dòng)和導(dǎo)控的優(yōu)點(diǎn)，且靜動(dòng)態(tài)特性得到改善。本論文就對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。論文主要的研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.在系統(tǒng)綜述電液比例換向閥發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有2D電液比例換向閥閥心行程受限于比例電磁鐵行程的缺點(diǎn)，提出一種2D電液比例換向閥閥心位移放大技術(shù)，不僅簡化了2

3、D閥用比例電磁鐵的制造要求，達(dá)到高壓大流量比例控制的目的，而且解決了現(xiàn)有電液比例換向閥閥心行程受限的問題，且使2D電液比例換向閥的靜動(dòng)態(tài)性能得到提高。
　　2.針對位移放大型壓扭聯(lián)軸器所存在的間隙對2D閥產(chǎn)生的非線性影響，采用顫振補(bǔ)償技術(shù)達(dá)到消除間隙的效果，提高其輸入輸出特性;建立了其數(shù)學(xué)模型，利用相平面法數(shù)值仿真分析其間隙特性，為其在2D電液比例換向閥上的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)測得顫振幅值和顫振頻率不同時(shí)的滯環(huán)特性曲線，顫振補(bǔ)償

4、后其滯環(huán)特性降到1％左右，證明了間隙顫振補(bǔ)償?shù)挠行浴?br>　　3.在分析位移放大型2D換向閥閥用電磁鐵數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用電磁場仿真軟件Maxwell對開關(guān)電磁鐵進(jìn)行仿真分析，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，對二者進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)研究。可知電磁鐵的線性段行程越長，其制造難度越大，而采用位移放大型2D換向閥，在降低電磁鐵工作行程的同時(shí)也降低其制造要求，為其在2D換向閥上的比例控制應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　4.在分析傳統(tǒng)閥心卡緊力的基礎(chǔ)上，對比分析了

5、2D閥閥心卡緊力，通過對閥心轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩的研究為確定壓扭聯(lián)軸器輸出的切向驅(qū)動(dòng)力大小、力放大系數(shù)及研究閥的靜態(tài)特性奠定基礎(chǔ);應(yīng)用縫隙流動(dòng)理論和MATLAB仿真軟件分析，得到其徑向卡緊力與偏心量和高低壓孔夾角間的關(guān)系，并提出降低2D閥閥心卡緊力的改進(jìn)方案，運(yùn)用Fluent軟件分析了閥心改進(jìn)前后液壓卡緊力的分布情況，驗(yàn)證了改進(jìn)方案的正確性。
　　5.根據(jù)2D換向閥及其壓扭系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用描述函數(shù)法分析了其間隙特性下的穩(wěn)定性，可知位移放

6、大型2D電液比例換向閥雖有間隙，但經(jīng)顫振補(bǔ)償后系統(tǒng)是穩(wěn)定的;并對比了電磁鐵與液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，得到2D閥的穩(wěn)定性判據(jù);仿真分析了2D電液比例換向閥關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對其動(dòng)態(tài)特性的影響，仿真結(jié)果表明2D閥具有良好的動(dòng)態(tài)特性。
　　6.對滾輪壓扭型和位移放大型2D電液比例換向閥分別進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:相同系統(tǒng)壓力下輸出相同流量時(shí)，位移放大型2D閥的放大倍數(shù)為2.5;輸出流量最大為190 L/min，顫振補(bǔ)償后滯環(huán)小于4.5