低功耗、大流量高速開(kāi)關(guān)閥的仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥，是一種可與控制器直接相連，由數(shù)字量控制閥口開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體快速切換的氣動(dòng)元件，在PWM模式控制下?lián)碛斜壤匦?，可代替比例伺服閥，而且與之相比，又具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、切換迅速、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，成為當(dāng)今氣動(dòng)技術(shù)重要的研究方向之一。
　　目前對(duì)流量在700 L/min以上，開(kāi)關(guān)切換時(shí)間在10 ms以內(nèi)的大流量高速開(kāi)關(guān)閥鮮有報(bào)道。本文以此類開(kāi)關(guān)閥為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)建模、仿真分析、試

2、驗(yàn)驗(yàn)證等方法對(duì)其進(jìn)行深入研究，首先提出了一種具有銜鐵固定膜片的二位二通氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)建立其有限元仿真分析模型及有限元—集總參數(shù)分析模型，對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)性能影響因素進(jìn)行了分析研究，獲得了各參數(shù)的作用規(guī)律，最后在此基礎(chǔ)上對(duì)所提出的高速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明，所開(kāi)發(fā)的高速開(kāi)關(guān)閥在氣源壓力為7 Bar的情況下，流量可達(dá)720 L/min，切換時(shí)間僅為9.5ms。本文各章節(jié)內(nèi)容安排如下：
　　第一章，介紹了本文

3、研究的背景與意義，分析了高速開(kāi)關(guān)閥的研究現(xiàn)狀，概括了本文研究的重點(diǎn)與研究?jī)?nèi)容。
　　第二章，從高速開(kāi)關(guān)閥流量特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性出發(fā)，對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，提出了一種新型的銜鐵放置結(jié)構(gòu)，確定了高速開(kāi)關(guān)閥初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　第三章，通過(guò)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥中的電磁鐵磁場(chǎng)仿真，詳細(xì)分析了靜鐵芯結(jié)構(gòu)、銜鐵結(jié)構(gòu)、線圈位置相關(guān)參數(shù)對(duì)E型電磁鐵性能的影響，揭示了E型電磁鐵性能影響規(guī)律,得到了優(yōu)化后的電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　第四章，

4、通過(guò)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥流場(chǎng)仿真分析，得出了高速開(kāi)關(guān)閥穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力數(shù)學(xué)表達(dá)式；基于有限元—集總參數(shù)模型，詳細(xì)闡述了彈簧剛度系數(shù)、激勵(lì)電壓與氣源壓力對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響規(guī)律，獲得了優(yōu)化后的高速開(kāi)關(guān)閥相關(guān)驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
　　第五章，介紹了高速開(kāi)關(guān)閥流量特性測(cè)試與切換時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)基本原理，利用測(cè)試設(shè)備對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的性能進(jìn)行測(cè)試，分析對(duì)比了仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了模型的正確性。
　　第六章，總結(jié)了全文的主要工作與成果，為未來(lái)進(jìn)一步的研究工