2D伺服阀矩形先导控制阀口气穴特性研究

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响,运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明,在出口压力低于1 MPa时,阀口处会出现气穴现象,且因气穴指数σ较小,故在弓形感受通道会出现气泡现象,出口压力高于5 MPa时,无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在;随着入口流速增加,阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加;在出口压力0.1 MPa情况下,随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明,2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴,对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。     

伯努利效应引起滑阀阀芯径向力的研究

运用CFD软件Fluent对液压滑阀内部流场进行可视化分析,详细研究了阀芯受径向压力分布情况和影响因素。计算发现,径向压力分布与阀口开度、入口流量、环割槽深径比、进出口油道的轴交角都有密切的关系。阀口开度越大,径向压力波动越小;入口流量越大,环割槽深径比越小,径向压力波动越大;与进出口轴交角为0°和90°相比,进出口轴交角为180°时x=0截面的径向压力分布更平稳。同时,通过伯努利效应对入口中心截面处阀芯周向压力分布及阀芯轴向分段建立压力方程,通过理论分析验证了仿真模型和结果的可靠性。最后分析了径向力不平衡产生的卡紧力及径向稳态液动力的分布及其影响因素。     

基于虚拟仪器的电液比例变量泵自动测控系统

设计并开发了集传感器技术、可编程逻辑控制器(PLC)、工控机和虚拟仪器于一体的计算机辅助电液比例变量泵自动测控系统.采用了速度闭环、压力闭环和流量闭环的控制方法,保证了电液比例变量泵在稳态测试过程中各参数的精度达到小于1%的要求.运用虚拟仪器技术实现了电液比例变量泵动静态综合性能的测试,主要包括基本性能测试、压力流量滞回曲线测试以及压力流量阶跃响应测试.现场测试结果表明,该测控系统具有较高的测试精度和效率,能及时发现系统动作异常并可以进行自我保护.     

基于能力培养的“材料力学实验”改革与创新实践

“材料力学实验”课程是材料力学的重要支柱之一,从实验角度为材料力学理论与应用提供实验支撑。“材料力学实验”不仅注重理论分析、计算能力的培养,更注重实验能力的培养。以浙大城市学院“材料力学实验”课程为研究对象,该课程不但要培养学生的专业基础知识,而且要引导学生进入工程设计的大门。毕业设计作为对学生学习知识的综合检测和训练,对学生学习质量的影响较大。机械专业的毕业生通过毕业设计的训练掌握机电一体化产品设计和开发、机电系统控制、机械工程测试等基本理论与方法,成为应用型、实践创新型、知识复合型的专业技术人才。因此,应从学生在毕业设计中出现的问题入手,分析材料力学实验教学中存在的问题,使材料力学实验成为培养学生创新能力的课程载体。将材料力学实验课程掌握的知识与能力继续延伸到浙江省大学生力学竞赛、大学生工程实践与创新能力竞赛、力学相关的毕业设计等,更好地将理论与实践相结合,从而有效实现创新能力的渗透式培养,对教学改革与毕业设计质量的提高都具有重要意义。     

基于虚拟仪器中空吹塑机壁厚控制系统的开发

设计并开发了集工控机、虚拟仪器、比例伺服阀和传感器为一体的中空吹塑机壁厚控制系统.利用工控机功能强大、可靠性高的特点,结合虚拟仪器人机界面友好、编程灵活等优点,以及带位置反馈的比例伺服阀高频响、高精度的特点,采用LabVIEW中的模糊控制工具包设计模糊PID控制器,实现了高性能的型坯壁厚控制.试验表明,该系统不仅精度高、抗干扰能力强,且加工出的产品壁厚均匀,操作灵活,生产效率高.     

滚珠丝杠压扭型2D电液比例方向阀动态特性研究

提出了一种滚珠丝杠型压扭联轴器,该联轴器能将输出力放大约20倍,有效地解决了因比例电磁铁磁饱和造成直动比例方向阀无法实现大流量的问题。该联轴器将2D方向阀和比例电磁铁相连接,利用压扭放大驱动技术,将电磁力转化为阀芯左右两端不平衡的液压力,以克服摩擦力、卡紧力和液动力等非线性因素的影响。对主阀P-A处与导控级的压力分布和流场分布进行了仿真分析,理论与实验研究表明：压扭联轴器有效地放大了电磁力,在流量约为210L/min的情况下,阀的阶跃响应约为0.35s,该阀-90°频率为4Hz左右。叠加一定颤振对改善阀的阶跃响应不明显,但能较好保证阀芯位移与电磁铁位移之间的跟随性。     

硅流体芯片的仿真建模及几何参数影响分析

为研究硅流体芯片的特性，通过多物理场仿真得到了芯片输入电压与中间层杠杆机构输出位移之间的近似传递函数，结合AMESim软件进行了气路仿真研究。将气路仿真结果与实验结果进行对比，验证了仿真的有效性。利用气路仿真模型分析了静态增益和时间常数对双芯片结构阶跃响应及滞回特性的影响。使用多物理场仿真模型着重探讨了几何参数对V型电热微致动器的影响。仿真结果表明：致动器输出位移的大小主要与筋的倾角、跨长、对数有关，几何参数的改变对静态增益影响明显，时间常数主要与跨长有关。     

2D伺服阀矩形和弓形先导级气穴特性及影响因素

二维(2D)伺服阀因其阀芯集旋转和平移运动于一体,且具有先导控制和功率放大的特性,被广泛应用于航空、军工等领域的液压系统中。由于伺服阀先导级的节流口面积非常小,流体流经此处后会因压力骤降而产生气穴现象,将直接影响伺服阀的工作特性。利用Fluent软件,在不同的阀口开度、敏感腔体积、入口压力下,对矩形和弓形2D伺服阀的先导级阀口和流道进行了两相流仿真。结果表明:矩形和弓形先导级阀口均存在一个最佳开度,对气穴现象的抑制能力最强;矩形先导级结构内的气穴现象,受敏感腔体积变化的影响较明显;入口压力越大,敏感腔体积越大,气穴现象越显著,先导级内气体含量越多。     

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。