变面积梯度2d数字阀性能分析及实验的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文变面积梯度的2D数字阀性能分析及实验研究摘要‘液压阀是液压系统中必不可少的功能单元，液压系统的整体性能主要是由液压阀的性能所决定的。目前，液压阀在性能、能耗、制造加工工艺、智能化等方面都得到了飞速的发展，并且随着液压系统与IT技术、电子技术以及网络技术的紧密结合，液压阀的数字化将成为一种必然的趋势。本文在综述国内外数字阀相关研究成果的基础上，提出了由阀芯轴向与径向两个自由度的运动来改变阀口面积的两维流量控制的思想，并设计出了可变面积梯度2D数字阀的新型结构；其通过两台步进电机分别控制2D阀芯轴向及径向两个自由度，调节节流口

2、面积大小来对系统进行微小流量控制。利用Fluent软件对阀体内部流场进行数值仿真，获得阀内流场压力分布，来对阀芯所受径向力进行研究，并提出利用颤振信号对数字阀摩擦力进行补偿；通过建立阀相关数学模型并对其进行Matlab仿真，分析阀的静动态特性。搭建实验平台，验证颤振信号对阀摩擦非线性的补偿效果并测试阀静动态性能；实验结果表明：通过在控制信号中叠加颤振信号，可以有效克服系统摩擦力，消除了摩擦引起的滞环非线性，提高阀的控制精度以及工作性能。论文各章内容简述如下：第l章，首先对电液控制技术的发展进行了综述；并对当前数字阀的国内外研究现状进行了阐述；然后

3、介绍了本论文的研究意义、目的及创新点；并列出课题的主要内容。第2章，详细介绍了变面积梯度2D数字阀的工作原理及结构，提出了节流口面积可调的二维流量控制；并对数字阀进行了详细的机械结构设计。第3章，研究了由径向力引起的液压卡紧现象，通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析，得出阀内部流场的压力分布，并对阀芯受到径向力的原因进行了分析，提出了利用颤振信号对阀芯摩擦力进行补偿以避免液压卡紧。第4章，建立了变面积梯度2D数字阀相关数学模型，并利用Matlab软件对数字阀的静动态性能进行仿真研究。第5章，搭建了实验平台系统，对数字阀阀芯摩擦颤振补偿以及

4、数字阀的静动态性能进行了实验研究及分析。第6章，对论文的研究内容进行了总结与展望。关键词：变面积梯度，2D，数字阀，流场分析摘要Ⅱ浙江工业大学硕士学位论文PERFoRⅣIENCEANALYSISANDEXPERIMENTALRESEARCHoN2DDIGITALVAIⅣEoFADJUSTABLEAREAGRADIENTABSTRACTHydraulicvalveisanessentialfunctionalunitinthehydraulicsystem．Theoptimizationandupgradingofhydraulicsystemne

5、edtorelyonthehydraulicvalvetoimproveitsperformance．Nowadays，hydraulicvalvehavebeendevelopedfastinmanyaspects，suchasperformanceimprovement，energyconsumption,manufacturingprocesstechnology,intellig．enttechnologyandSOon．Withthecombinationofhydraulicsystem,IT，electronicsandnetwor

6、ktechnology,thereisatrendthathydraulicvalveshouldbedigital．Thenewstrategiesthatareagradientoforificecanbeadjustedand2Dflowcontrolareproposedafterreviewingresearchachievementofdomesticandinternationaldigitalvalves．Thenanewstructureof2Ddigitalvalveofvariable-areagradientisdesig

7、ned，whichisdrivenbytwosteppermotorstocontrolspooltwo-dimensionalmovementthatCanadjustthehydraulicsystemflow．ThesimulationoftheintemalflowfieldisprocessedwithsoftwareFluentandthepressuredistributionoftheinternalflowfieldin2Ddigitalvalveisgained．Thenthehydraulicclampingcausedby

8、radialforceisstudiedandthespoolfrictioncompensationwithdithersignali