直动式压电气动伺服阀阀芯运动系统建模分析

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1、液压气动与密封／2Ol1年第4期直动式压电气动伺服阀阀芯运动系统建模分析惠伟安蒋宝中路波王国栋。(1．国家气动产品质量监督检验中心，浙江奉化315500；2．奉华市气动工业协会，浙江奉化315500；3．天津电气传动设计研究所，天津300180)摘要：本文主要研究气动控制领域的直动式压电气动伺服阀。阀芯运动机构是该阀设计的核心部分，主要由作为动力源的积层式压电驱动器、柔性铰链微位移放大机构、阀芯、弹性回复机构以及相应的连接件组成。设计基于柔性铰链微位移放大机构的阀芯运动机构，结合有限单元法对阀芯运动机构进行静力学与动力学的仿真

2、分析，验证理论分析，为直动式压电气动伺服阀总体设计以及控制策略的选择提供理论依据。关键词：直动式压电气动伺服阀：积层式压电驱动器；静力学与动力学；有限元分析中圈分类号：TH138．51文献标识码：A文章编号：l008—0813(2011)04—0ol4—04ModelingandAnalysisofCoreMotionSysteminPiezoelectric—basedDirect—actionPneumaticServoValveHU／Wei-oilJIANGBao-zhonfLUBoWANGC~o-dond(1．Nati

3、onalQualitySupervisionAndInspectionCenterOfPneumaticProducts，Fenghua315500，China；2．FenghuaPneumaticindust~association，Fenghua315500，China；3．Tianjinelectricitytransmissiondesigninstitute，Tianjin300180，China)Abstract：Thispapermainlyresearchesinthefiendofpneumaticcontr

4、olthepiezoekctric—baseddirect-actionpneumaticservovalves．Valvecoremovementmechanismisthecoreofthevalvedesignpart，mainlybyaspowersourcesproductlayertypepiezoelectricactuators，flexiblehingemicrodisplacementamplificationmechanism，valvecore，elasticrecoveryinstitutionsan

5、dthecorrespondingfittingscomponents．Designbasedontheflexiblehingemicrodisplacementamplificationmechanismofvalvecoremovementmechanism，combinedwithfiniteelementmethodforvalvecoresportsorganizationswerestaticsanddynamicsofthesimulationanalysis，thetheoreticalanalysisfor

6、thepiezoelectric——baseddirect——actionpneumaticservovalvesoveralldesignandthecontrolstrategyofthechoicetoprovidethetheorybasis．KeyWords：thepiezoelectric-baseddirect-actionpneumaticservovalves；layertypepiezoelectricactuators；staticsanddynamics；finiteelementanalysisU刖舌

7、大机构、阀芯、弹性回复机构以及相应的连接件组成网。设计基于柔性铰链微位移放大机构的阀芯运动机构。压电阀因具有响应速度快、功耗小、便于数字化控结合有限单元法对阀芯运动机构进行静力学与动力学制等特点而被广泛研究，在国外己经大量用于柴油机的仿真分析，验证理论分析，为直动式压电气动伺服阀电控燃油喷射系统[1J。总体来看，国内对压电阀的研究总体设计以及控制策略的选择提供理论依据。主要集中在高速液压开关阀方面等少数领域，进一步加强对压电阀的研究，特别是面向产品开发的压电阀l杠杆式阀芯运动机构的工作原理研究有着重要意义[21。图1所示的杠杆

8、式阀芯运动机构的结构示意图可本文主要研究面向气动控制领域的直动式压电气以看出，杠杆式位移放大机构可以使积层式压电驱动动伺服阀。阀芯运动机构是该阀设计的核心部分．主要器置于阀体的上方与阀芯运动的方向平行．使得整个由作为动力源的积层式压电驱动器、柔性铰链微位移放阀体的长度大为减小