常闭式高速开关阀设计与动态性能分析

设计了一种常闭式高速开关阀,利用Ansoft软件分析了线圈输入电流和阀芯位移对高速开关电磁铁的动态响应特性的影响;采用ANSYS仿真软件分析了阀口流场的压力和速度分布特性;讨论了复位弹簧的预压缩量、弹簧刚度及线圈匝数对阀芯动态性能的影响;所设计的高速开关阀的最大响应时间为9 ms;通过对ABS一个工作周期的分析证明,所设计的高速开关阀具有较高的响应速度,能够满足ABS的工作要求。     

影响高速开关阀响应特性的主要设计参数分析

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要设计参数。结果表明:线圈匝数对高速开关阀响应速度的影响最大,当线圈匝数增加67%时,高速开关阀开启时间延长27.8%,关闭时间延长11.6%,总响应时间延长21.6%;线圈内阻、阀芯质量与复位弹簧刚度3个因素对高速开关阀响应速度的影响次之,环形接触面积对高速开关阀总响应时间影响较小,磁轭壁厚对高速开关阀运动各阶段响应时间基本没有影响。     

脉宽调制先导级高速开关阀特性研究

在大型工程机械和农用车辆上,广泛采用电液比例阀作为工作装置控制元件。PWM先导级高速开关阀在100 Hz时良好的开关性能是决定电液比例阀性能的重要因素。该研究建立了高速开关阀的数学模型,并应用基于Simulation X系统的PWM高速开关先导阀的仿真模型,对高速开关阀阀芯位移响应特性进行研究,分析了弹簧刚度、工作气隙、衔铁质量、线圈电流等参数对阀芯位移响应的影响以及高速开关阀的流量特性,给出流量控制时PWM占空比的修正公式。     

喷嘴挡板先导式燃气阀阀芯气动力分析研究

小型燃气开关阀用于控制射流燃气的通断,是飞行器姿态调整机构的关键部件。基于国内外燃气阀的研究,设计了一种喷嘴挡板先导式燃气阀。为研究燃气阀阀芯受力特性,通过动量定理分析得出阀芯所受气动力的主要影响因素为阀口和阀芯直径。实验验证了流场数值模拟的准确性;通过流场数值模拟得出了阀口开度越大阀芯所受气动力越大的结论,同时分析得出了结构尺寸对阀芯气动力具体影响规律为:阀芯直径越大阀芯所受气动力越小,阀口直径越小阀芯所受气动力越大。     

基于AMT气动伺服系统的高速开关阀设计与优化

目前AMT伺服系统大多采用液压或者电机驱动,与这两种方式相比,气动系统具有安全、环保、动作较快等优势。作为其核心控制元件,高速开关阀的性能决定了系统的整体性能。以阀的动作频率、线圈温升与声速流导为指标,设计了一种高速开关阀。首先通过计算确定了阀的主要尺寸及参数,然后仿真分析了阀的动静态电磁特性、阀芯位移响应曲线与阀的温度场,结果表明,阀的动作频率与线圈温升均满足设计要求;接着,对影响阀性能的参数进行了因素分析,根据分析结果进行了多目标参数优化,既降低了线圈功耗与温升,又满足了设计要求;最后通过实验验证了第一代阀基本满足设计要求。     

PWM高速开关阀驱动电路仿真设计

本文分析了高速开关阀的开关过程中不同阶段线圈电流对其开关时间的影响.在仿真分析的基础上,设计了低端MOSFET管控制的高、低电压驱动电路,建立了驱动电路的PSPICE模型.仿真结果表明,该电路可减小高速开关阀的开关时间,提高其响应频率.     

纯水高速开关阀的设计与耦合仿真分析

设计了一种纯水高速开关阀，考虑阀中电磁回路、机械部分、液压系统之间的强耦合作用，建立了耦合数学模型，并利用专用软件构建了耦合仿真模型。仿真发现，当控制脉冲采用过小或过大的占空比时，开关阀流量控制会出现死区及非线性特征；而采用较大占空比时，开关阀流量受压降影响相对较小。由于阀芯与阀套间存在较大的粘性阻尼与摩擦力，阀芯位移的阶跃响应曲线并未出现超调现象，阀芯稳定时间较短，但受电磁铁磁滞的影响，阀芯关闭时间大于开启时间；同时发现阀芯线性度随控制脉冲频率的增大而降低，减小开关阀的开启、关闭时间，有利于扩大阀芯的线性度范围。     

大流量气动高速开关阀的优化设计

针对大流量高速开关阀切换时间长的问题,对高速开关阀流量特性进行了分析,获得了电磁铁工作气隙与阀芯直径的匹配关系;对高速开关阀动作过程进行了分析,建立了开关阀运动耦合瞬态场模型;对电磁铁结构参数进行了Ansoft Maxwell2D仿真,研究了衔铁中心开孔大小、衔铁厚度、绕组匝数对开关阀开启时间的影响。在理论仿真分析的基础上,提出了一种兼顾响应时间的大流量高速开关阀。研究结果表明,经过优化后的开关阀,在进口压力为7 bar时,流量可达720 L/min,而切换时间仅为9.5 ms。     

基于AMESim的高速开关阀动态特性仿真研究

以某型号电子限滑差速器中的无复位弹簧式高速开关阀为研究对象，分析了该高速开关阀的结构及工作原理，并建立了机、电、磁、液等各个耦合部分的数学模型。运用AMESim建模仿真平台建立高速开关阀的阀芯位移动态响应模型，基于该模型对高速开关阀在一定PWM信号下进行动态时间响应特性仿真，分析了阀芯质量、驱动电压、黏性阻尼系数等参数对高速开关阀阀芯位移响应时间各个阶段的影响，通过仿真结果分析了响应时间滞后的原因，并从提高阀芯响应时间方面提出参数优化调整建议。     

高速开关阀电磁滞后特性的联合仿真研究

以某型电子限滑差速器中的高速开关阀为研究对象,介绍了高速开关阀的基本结构、工作原理、电磁滞后特性及其对阀芯动态过程的影响,并建立了高速开关阀整体的数学模型。在MATLAB/Simulink中搭建电、磁部分仿真模型,在AMESim中搭建机、液部分仿真模型。运用Simulink-AMESim联合仿真,研究了线圈匝数、驱动电压和初始气隙对电磁滞后特性的影响。结果表明:线圈匝数增加时,关闭/开启电磁滞后时间均增加;驱动电压增加时,关闭电磁滞后时间缩短,开启电磁滞后时间增加,且当驱动电压低于9. 1 V时,阀芯无法关闭;初始气隙增加时,总电磁滞后时间先延长后缩短。