高压电.气流量伺服阀的仿真.研究

《高压电.气流量伺服阀的仿真.研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、1绪论1.1课题的来源、目的和意义本课题为自筹课题。近年来，研究开发高压气动阀这类高性能的气动元件成为气动技术研究的热点，本课题的目的是为了满足气动技术高压化发展方向的需要，突破普通电-气伺服阀工作压力的限制，研制出能在高压情况下工作的高压电-气流量伺服阀。目前，人们应用气动技术大多数只属于低压气动技术的范畴，对高压气动技术的研究和应用相对比较少，这主要是由于高压气动系统中存在密封困难和有结露现象及对材料有特殊要求等，因此，该课题技术含量高、难度大。但是，由于高压气动技术具有独特的优点，如可以改善系统动态性能

2、、可以实现高速化和节省安装空间等，高压气动技术也越来越受到重视。而作为气动技术的典型应用——气动伺服系统，因其具有价格低廉、速度高、结构简单、功率体积比高、抗环境污染及抗干扰性强等优点，一直受到工业界和学术界的高度重视。因此，随着气动技术高压化的发展，研制高压电-气流量伺服阀具有十分重要的理论意义和工程实际意义。本文则主要是对高压电-气流量伺服阀的动、静态性能作仿真研究，并对阀芯受力情况作了详细的分析，根据分析结果确定出较优的结构方案，为今后进一步研制样机进行实验研究奠定基础。1.2气动技术的发展及应用气动（

3、PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，[1]是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯到远古，但作为气动技术应用的雏形，大约开始于1776年JohnWilkinson发明能产生1个大气压左右压力的空气压缩机。1871年开始在采矿业使用气动风镐，1880年美国研制了火车的气压刹车装置，显示了气压传动简单、快速、安全、可靠的优点，开创了气压传动早期的应用局面

4、。但这些装置的目的主要是传递动力并做功。二次世界大战以后，由于各国生产的迅速发展和经济繁荣，迫切需要提高生产的自动化水平，以提高产品质量和增加劳动生产率，工业界一直在寻求高效、低成本、安全可靠又有较长使用寿命的自动化手段，于是气动技术应运而1生，并随着生产过程自动化的需求增加而得到了迅速的发展，已经成为最基本的自动化技术之一。特别是其低成本的优势和能在各种特殊环境中工作，使得它的应用范围日益扩大，又被人们称为“廉价的自动化技术”。气动技术作为实现自动化的一种技术手段，与液压技术相比，有以下优点：（1）空气随处

5、可取，取之不尽，节省了购买、储存、运输介质的费用和麻烦；用后的空气可以直接排入大气，对环境无污染，处理方便，不必设置回收管路，因而也不存在介质变质、补充和更换等问题。（2）因空气粘度小（约为液压油的万分之一），在管内流动阻力小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送。即使有泄漏，也不会像液压油一样污染环境。（3）与液压相比，气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞。（4）气动元件结构简单，制造容易，适于标准化、系列化、通用化。（5）气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣

6、工作环境中工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。（6）空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于储气罐储存能量，以备急需。（7）排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。当然，气动技术也并非十全十美，与液压技术相比，存在以下不足：（1）气体具有可压缩性，当载荷变化时，气动系统的动作稳定性差，但可以采用气液联动装置解决此问题。（2）工作压力较低，因为结构尺寸不宜过大，因而输出功率较小。（3）气信号传递的速度比光、电子速度慢，故不宜用于要求高传递速度的复

7、杂回路中，但对一般机械设备，气动信号的传递速度是能够满足要求的。当前，气动技术在不断提高气动元件本身性能的基础上，在小型微型化、轻量化和高度集成化等方面已取得长足的进展，同时在无给油化、节能化、位置控制的高精度化、功能复合集成化以及进一步与微电子技术、计算机技术、传感技术相结合的综合控制技术等方面不断探索和发展：1）小型化与轻量化随着气动技术在电子、制药工业和食品加工等行业的普及，对小功率气动元件的需求越来越多，如活塞直径为2.5mm的气缸（或宽度为1.6mm的矩形气缸），有效过流断面积为零点几平方毫米的电磁

8、阀以及相关辅助元件已成为系列化产品。此外，在保证元件性能与能力的前提下，以全新观点开发研制的电磁阀，其结构更加紧凑，接口尺寸更2小，如CP系列电磁阀，阀宽仅为10mm，但其额定流量却可达400L/min。总之，尺寸不断小型化和功能不断增强是气动元件发展的必然趋势。2）高质量、高寿命和高精度为提高工业自动化设备的可靠性，气动元件向高质量、高寿命和高精度方向发展，如电磁阀寿命已达到上亿次，气缸寿命已达上