一种2D电液比例阀的设计与静态特性实验研究

设计了一种采用小推力的比例电磁铁作为电-机械转化器,压扭联轴器作为传动机构,且具有阀芯位置反馈功能的2D电液比例阀。在分析该阀结构和工作原理的基础上,对该阀的压扭联轴器输入输出特性和阀的空载流量特性进行了实验研究。结果表明:该阀的压扭联轴器位移滞环约为7.4%;在系统压力为21 MPa时,该阀的流量滞环约为5.7%,说明该2D电液比例阀具有良好的比例特性。     

一种新型高速开关阀设计与实验研究

为解决高速开关阀响应速度和大流量之间的矛盾,设计一种先导式结构的高速开关阀。先导控制阀采用高频响大流量的2D数字伺服阀,主阀则采用滑阀结构,并通过并联阀口双节流边的输出结构来提高开关阀的流量。在阐述该开关阀的工作原理和结构的基础上,对该阀进行了零位泄漏特性、阀口流动特性以及阀芯动态响应特性的实验研究。结果表明:在系统压力为15 MPa时,阀口开启时间为16.75 ms,关闭时间为25 ms;在开关阀的阀口压力差为2 MPa时,该阀的输出流量约为3 100 L/min。     

2D电液比例换向阀用一体式弹性压扭联轴器的ANSYS仿真分析

压扭联轴器是2D电液比例换向阀机构中最为关键的部件。传统直动式电液比例换向阀由于比例电磁铁推力有限,无法实现高压大流量控制,针对此现象,在保证直动式阀结构简单基础上,设计了一体式弹性压扭联轴器,通过其自身的材料和几何变形,将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩,应用ANSYS软件进行仿真,结果显示:在比例电磁铁输入直线推力80 N、输入位移为2 mm时,输出扭矩为2 N·m,在无摩擦的情况下实现了力的放大,仿真结果对优化其结构具有一定理论参考价值。     

2D数字伺服阀的频率特性研究

介绍2D数字伺服阀的工作原理,提出了步进电机连续跟踪算法的控制方法,在步进控制中引入脉宽调制控制技术使得步进电机输出角位移连续可控,建立动态模型,最后对数字阀频率响应进行实验研究.实验结果表明:2D数字伺服阀具有良好的静态和动态特性,响应速度较快,在幅值25%的最大阀开口的正弦输入信号下,幅值为-3dB,对应的频宽约为100Hz.     

正开口2D数字伺服阀动态特性实验研究

为了检验2D数字伺服阀的加工一致性,分析2D数字伺服阀的结构和工作原理,在此基础上,通过实验研究9个正开口2D数字伺服及其电-机械转换器的频率响应和阶跃响应特性。实验测得:其电-机械转换器对应3 dB、-90°处频宽约为120 Hz,阶跃响应上升时间约为7 ms;在幅值25%的最大阀开口的正弦信号输入下,9个正开口2D数字伺服阀对应-3 dB的频宽平均约为80 Hz,最高可达141 Hz,其阶跃响应上升时间平均约为8.6 ms,最快5.3 ms。实验结果表明:正开口2D数字伺服阀及其电机械转换器具有良好的动态特性,并且2D数字伺服阀具有良好的加工一致性。     

2D气动高速开关阀

2D气动高速开关阀是要采用具有两个运动自由度阀芯的双级高速开关阀。该阀由双稳力矩马达驱动阀芯旋转实现导阀功能,由气体压力差推动阀的轴向运动。本文在介绍2D高速开关阀的基础上,对其动态特性进行实验研究,结果表明其具有很高的开关特性。     

斜槽型2D伺服阀的阀芯高低压孔设计与实验研究

为提高螺旋伺服机构的动态性能,设计了阀芯形式为斜槽型高低压孔的2D伺服阀,并对斜槽型2D伺服阀和圆孔型2D伺服阀进行导控级零位泄漏实验、阀芯阶跃响应特性和动态特性的实验研究。实验结果表明:对阀芯的高低压孔进行斜槽型结构的改进是合理的,可以提高伺服螺旋机构的动态性能的目的。     

电液激振控制的新方法

传统的阀控液压缸或液压马达构成电液激振器的方案,其频宽在很大程度上受到伺服阀动态响应性能的限制.为提高工作频率至一较高水平,提出了2D电液伺服阀.这种2D伺服阀的阀芯的连续旋转运动使阀开口面积交替变化.而阀芯的直线滑动控制阀开口面积的最大值;2D伺服阀的工作频率正比于阀芯的旋转速度,同时阀芯处于液压油很好的润滑环境中,因而很容易通过提高阀芯的旋转速度来提高激振频率.在支架弹性负载的情况下对激振器进行了实验研究,同时测量液压缸活塞的激振输出波形.实验结果表明:激振输出波形近似为一正弦波;但由于弹性负载的方向变化,激振波形的上升和下降斜率存在不一致性;随着2D伺服阀轴向开口的减小,激振波形逐渐趋于一致.2D伺服阀控电液激振器是大幅度提高液压振动的激振频率的新途径.     

单腔体压电叠堆泵的结构设计与实验研究

对单腔体压电叠堆泵进行了结构设计,并制作了实验用样机.分析了阀的工作原理,在阀体选择上选用了一种简单的薄膜阀.设计了正弦信号发生器电路,将产生的正弦信号经过电压放大和功率放大后,作为该泵的电源驱动,并对该泵的工作性能进行较为系统的实验测试和研究.实验测试表明:该泵工作性能稳定,其流量的最佳工作频率约为25Hz,输出压力的最佳工作频率约为7Hz.     

基于虚拟仪器2D伺服阀实验平台的研制

为优化设计2D伺服阀并提高其测试的准确性和高效性,结合虚拟仪器和高速数据采集技术,开发一套2D伺服阀的测控系统,包括参数设置、数据采集、数据存储及分析等功能。通过对10通径2D伺服阀进行测试,结果表明:该测控系统能够实现不同工况下2D伺服阀的静动态特性及频响测试;静态特性显示阀芯轴向位移与流量成线性关系,且滞回非常小;当系统压力为14 MPa、阶跃响应时,伺服阀轴向位移的上升和下降时间分别为9和7 ms;当敏感腔体积加倍,系统压力为13 MPa时,2D伺服阀会发生自激振动和啸叫,且振动基频约为1 300 Hz。     

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。     

开关电磁铁比例应用的实验研究

在阐述开关电磁铁结构原理并分析其特性的基础上,对其比例特性进行了实验研究。通过概率分析实验结果可知:开关电磁铁可提取1 mm左右的稳定比例控制区间,可用在具有位移放大功能的比例控制阀上,取代比例电磁铁;其实测所得的电流-力特性表明:在输出位移为1.5、2.5 mm时,线性度较好,电磁力较相近。     

动圈式直线电机的高响应特性研究

针对常规电机在输出电磁力、响应时间和响应速度等特性上的不足,基于线圈组合变换的电感和电阻对时间常数和电流的影响,对动圈式直线电机的载流线圈采用分割与组合变换的方法,对其响应时间、输出位移、输出电磁力和加速度进行了数学建模和仿真分析。结果表明:在单位阶跃信号输入下,均匀分割的线圈组件通过并联设计,其位移的阶跃响应由14.6 ms以上减小到9.94 ms以内,响应速度至少增加了1倍,电磁力由原来的10.8 N增加到93.2 N,加速度也提高了8倍。     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。     

基于Karnopp摩擦模型的比例阀颤振响应研究

颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。     

基于人工神经网络的点焊熔核直径预测

从电极位移曲线上提取出的两个特征值及焊接能量值作为输入值,熔核直径为输出值,建立了基于BP算法的铝合金直流点焊熔核直径预测模型.该模型为隐层结点数为5的三层结构,隐层转移函数为Sigmoid函数,输出层的转移函数为线性函数.对实测结果与仿真结果进行了对比分析,结果表明,45.2%的预测值与实测值相差不超过0.5 mm,77.4%的预测误差不超过1 mm,94.3%的预测误差没有超过2 mm.回归分析结果为A=0.878T 0.982.     

抛沙灭火车液压系统功率特性研究

液压柱塞泵的功率控制阀,可使泵在输入转速不变的条件下,达到功率起调点后随着液压系统压力的增大自动降低泵排量,且保证泵的输出功率基本恒定。在抛沙灭火车液压系统中应用功率阀可满足抛沙灭火车的工况需求,在堵料或带载启动的情况下降低泵排量、提高液压系统的输出扭矩将物料排出,在正常工况下以较大的泵排量进行物料抛撒,提高抛撒距离和抛撒量。     

高度集成分段电阻膜位移测量装置设计

传统一段式位移测量装置难以在有限空间内实现输入输出电压匹配，需额外设计电源变换电路，增加了系统的复杂性。为此，提出一种高度集成分段电阻膜位移测量装置。在电气行程电阻膜外串联印制同系列不同方阻配方比电阻膜，通过分压作用实现电压变换，满足系统输入输出特性匹配需求；通过两次印制、两次修刻的方法，保证产品最终电阻值、线性度等指标满足系统使用要求以及输出的稳定性；进行理论分析、结构和工艺设计以及试验。结果表明：该设计结构紧凑、电压变换简便，具有良好的线性度等特性，可克服传统位移测量装置的局限性。     

减压式先导阀手柄操纵角与触头位移关系计算及压盘结构优化

提出减压式先导阀手柄操纵角与触头位移关系的精确算法,与目前用线性计算公式近似计算触头下降位移的方法进行比较,发现在小角度范围内,触头实际位移与线性计算结果基本相等,但角度变大后,两者误差越来越大。利用SolidWorks建立先导阀三维模型,模拟验证了精确算法的正确性。以提高减压式先导阀微调操控性能为目标,对先导阀压盘进行结构优化,从而补偿了手柄操纵角变大带来的误差,增大了手柄操纵角的线性使用范围。