基于超磁致伸缩致动器脉冲喷射开关阀建模与仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第8期机械工程学报Vo1．45NO．82009年8月J0URNALOFMECHANICALENGINEERINGAug．2009DoI：10．3901／JME．2009．O8．303基于超磁致伸缩致动器的脉冲喷射开关阀建模与仿真水孟爱华吕福在2程耀东2f1．杭州电子科技大学机械学院杭州310018；2．浙江大学现代制造工程研究所杭州310027)摘要：利用超磁致伸缩致动器(Giantmagnetostrictiveactuator,GMA)应变率大、响应频率高的优点和脉冲喷射装置的结构特点设

2、计了基于GMA的脉冲喷射开关阀，分别分析GMA和脉冲喷射开关阀本体在动态工作条件下的系统传递函数，综合分析后建立阀的流量、喷射速度与驱动电流之间的系统方框图和传递函数。Simulink的开关阀动态仿真结果显示，基于GMA的脉冲喷射开关阀的工作频带宽度大于400Hz，可满足大部分喷射装置的工作要求。GMA位移扫频试验结果表明，该模型在低频范围内可正确反映开关阀的动态特性，高频范围内需考虑温度和磁滞的影响。关键词：脉冲喷射开关阀超磁致伸缩致动器建模中图分类号：TP271ModelingandSimulationofPulsedJetOn—

3、offValveBasedonGMAMENGAihuaLVFuzaiCHENGYaodong(1．CollegeofMechanicalEngineering，HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018；2．ModemManufacturingEngineeringInstitute，ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)Abstract：Theadvantagesofhighstrainrateandhighresponsefrequencyofgiantmagnet

4、ostractiveactuator(GMA)andthestructurecharacteristicsofpulsedjeton-offdeviceareutilizedtobuildanewkindofpulsedjeton—offvalvebasedonGMA．ThesystemtransferfunctionsofGMAandthemainbodyofpulsedjeton—offvalveunderdynamicworkingconditionareanalyzedrespectively．Thesystemblockdi

5、agramandtransferfunctionbetweenthefluxandthejetspeedofpulsedjeton—offvalvewiththedrivingcurrentarebuiltonthebasisoftransferfunctionsofGMAandthemainbodyofthepulsedjeton·offvalve．Theresultsofdynamicsimulationofon-offvalvebySimulinkshowthattheworkingfrequencyofthevalveishi

6、gherthan400Hz，whichfulfillstheworkingrequirementofmostpulsedjeton-offvalve．Thesweepfrequencyexperimentresultofspooldisplacementdemonstratesthatthemodelofthevalvecancorrectlyreflectthedynamiccharacteristicsofthevalveinlowfrequencyscope，butinhighfrequencyscope，theeffectof

7、temperatureandhysteresisshouldbeconsidered．Keywords：Pulsedjeton-offvalveGiantmagnetostrictiveactuatorModeling机等，已有压电陶瓷、静电、热气泡和气动等驱动0前言方式Il。4J，这些喷射装置的喷射流量小、工作频率低、喷射流体适用面窄，在要求大流量、高速喷射的应脉冲喷射开关阀是一种可实现脉冲式喷射流体用中，现有喷射方式还存在着不如人意的方面。超的阀，它结合了高速开关阀响应频率高、容易控制磁致伸缩致动器(Giantmagnetostr

8、ictiveactuator,的优点和喷射装置的结构特点，是一种新型的脉冲GMA)具有应变率大(室温下可达l500~2000x喷射装置，在许多高速、定量进给流体领域有广阔10)、响应频率高(可达20lfflz)、使用寿命