超磁致伸缩伺服阀的参数设计与优化研究

针对超磁致伸缩伺服阀的结构特点,研究了其参数设计规律,建立了超磁致伸缩伺服阀集中参数数学模型和动态仿真模型。通过仿真研究得出了该伺服阀主要设计参数对其动态特性的影响规律及其稳定性特点,通过对主要设计参数的优化表明,在-8dB幅值稳定裕量下超磁致伸缩伺服阀幅频宽可以达到近700Hz。     

基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性

介绍了超磁致伸缩材料的性能特点和利用国产超磁致伸缩材料研制的电-机械转换器,及喷嘴挡板阀的结构组成和工作原理,建立了数学模型。构建了基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力测试系统,试验研究超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性,得出了最佳控制压力时不同参数间的匹配关系。结果表明,基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀,具有较宽的控制压力特性,良好的线性度,较快的响应速度,为进一步将其应用于两级电液伺服阀提供了设计和试验依据。     

超磁致伸缩泵悬臂梁阀流固耦合特性分析

提出了一种采用悬臂梁式吸排油阀的超磁致伸缩液压泵结构,针对泵用悬臂梁阀工作时的流固耦合特性,基于单自由度振动理论与流固耦合作用下阀片振动参数等效计算原则,对超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀进行了线性化数学建模,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真研究。为研究其非线性特性,基于流固耦合力学原理,建立了超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀流固耦合数值模型,并利用Comsol-CFD对其工作特性进行了数值求解。然后依据求解结果进行了深入分析,得到了阀片主要参数对泵性能的影响规律,为超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀的主要结构参数的设计与优化提供相关依据。最后,通过不同厚度悬臂梁阀片在流固耦合作用下开启位移的线性理论结果与非线性数值结果的对比完成了模型验证,实验测试了超磁致伸缩泵的流量特性与阻断压力特性,得到了该泵峰值驱动频率为300Hz左右。     

超磁致伸缩材料在电液伺服阀中的应用现状

超磁致伸缩材料是一种具有响应速度快、磁致伸缩应变大、能量密度高等优良特性的新型功能材料,针对其研究和应用已经成为当前热点。基于现代工业对高性能电液伺服阀的需求,描述了该材料的磁致伸缩效应,并对其基本性能及物理效应作了阐述,同时通过对比压电陶瓷、形状记忆合金的性能参数,分析了超磁致伸缩材料的性能优势。最后着重介绍了该材料在喷嘴挡板阀、射流管阀及直接驱动式电液伺服阀当中的应用现状,并基于此现状对研制高性能的超磁致伸缩电液伺服阀关键技术进行了展望。     

新型阀用超磁致伸缩致动器结构设计与实验研究

为减小阀用超磁致伸缩致动器的体积,提出一种新型超磁致伸缩致动器,设计了其关键部件,最后通过实验分析了其静、动态特性.该新型超磁致伸缩致动器采用非磁性不锈钢套筒安装超磁致伸缩筒料和棒料的结构进行位移传递.设计了以碟簧为核心的预压机构、超磁致伸缩棒料和筒料、位移传递套筒、驱动线圈等超磁致伸缩致动器关键部件.实验表明,该致动器在工作区段最大输出位移可达100 μm,且在低频驱动(0 ～200 Hz)下动态特性良好.该新型超磁致伸缩致动器可以在保证与传统超磁致伸缩致动器低频输出特性基本一致的前提下减小了自身体积.     

阀用超磁致伸缩致动器偏置磁场分布结构设计

在液压阀工作空间环境限制的条件下,设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题,利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计,通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别,同时结合实际情况,确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时;制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机,并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明,超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势,其磁场不均匀度约为22.7%,说明所设计偏置磁场结构是合理的,该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。     

基于AMEsim的超磁致伸缩高速响应电磁开关阀仿真

针对所设计的超磁致伸缩致高速响应电磁开关阀(GMV)进行了结构分析。采用AMEsim软件建立超磁致伸缩高速响应电磁开关阀模型,在模型下仿真分析了不同占空比、不同工作频率下PWM信号、电流、阀芯位移的关系,同时分析了不同占空比、不同压力、不同电流对GMV流量的影响。通过仿真结果提出改进方法,找到最适合超磁致伸缩高速响应电磁阀设计要求的占空比和流体压力。     

超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。     

磁致伸缩执行器驱动的精密流量阀建模与仿真

提出了一种磁致伸执行器驱动的精密流量阀,该流量阀采用新颖的液压缸比例放大结构以提高磁致伸缩执行器的输出位移。论文针对目前磁致伸缩流量阀建模方法的局限性,通过分析阀的受力模型以及位移-阀口关系,得到电流-流量的数学模型,建立了磁致伸缩流量阀线性模型。最后,利用线性模型设计了流量阀的参数,并进行仿真实验。结果表明,磁致伸缩流量阀系统具有良好的开环特性,响应时间可达1 ms,具有控制精度高、响应速度快的特点。     

超磁致伸缩材料的特性参数测量及其应用研究

超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,具有应变大,响应快,能量传输密度高等特点。本文介绍国产区域熔炼法制备的多晶超磁致伸缩材料主要特性参数的测量方法,结果,并将实测特性与国外同类材料特性进行了比较。表明国产材料具有较佳的性能;还介绍了采用该材料研制的一气动伺服压力控制阀,给出了电－机械传动器静,动态特性曲线和电－气动伺服压力控制阀输出特性曲线。