卸荷阀的动态特性研究

论文摘要

动态特性研究的主要内容包括稳定性和动态响应性能,本文对气动控制系统中的卸荷阀进行动态特性研究,旨在解决开启瞬间不稳定问题,提高卸荷阀的一次试装合格率,从而达到降低生产成本、提高装配效率的目的。目前,流体传动系统领域的动态特性研究针对单个元件的实例不多,尤其是气动元件的低温动态特性研究就更少,并且大多采用传递函数法建模,这种传统的建模方法不但繁琐,而且不利于复杂元件的建模。因此,简捷有效的动态特性研究方案的提出有着重要意义。课题研究首先从模型参数的确定入手,深入地了解了氦的热物理性质以及卸荷阀所用材料的物理性质,分析确定了常温和低温工况下动态模型参数。然后,采用功率键合图法建立了卸荷阀数学模型,并对其施加必要的约束条件。最后,利用Matlab/Simulink软件进行仿真计算。本文结合理论分析和仿真计算制定了一套卸荷阀装配准则,以此来指导装配过程,提高装配产品的动态性能。在临界稳定状态条件下详细分析了动态模型中各项参数对卸荷阀开启瞬间动态特性的影响,研究参数包括涨圈预压缩量、涨圈周向开度、弹簧预紧力、弹簧柔度、主阀芯质量、先导阀阀口气阻、主阀腔气容和出口腔气容,并提出了改善开启瞬间动态性能的具体措施。通过对卸荷阀的关闭瞬间动态特性的仿真计算,分析了卸荷阀涨圈的装配尺寸对卸荷阀关闭瞬间动态响应曲线平稳性和快速性的影响效果。本文的研究工作为提高卸荷阀的动态性能做出了有意义的尝试,并且为单个气动元件的低温动态特性研究提供了有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 系统动态特性研究综述
• 1.1.1 系统动态特性研究的内容
• 1.1.2 系统动态特性研究的方法
• 1.2 流体传动系统建模技术综述
• 1.2.1 流体传动系统建模方法概述
• 1.2.2 功率键合图法简介
• 1.3 流体传动系统仿真研究综述
• 1.3.1 国外流体传动系统仿真技术发展情况
• 1.3.2 国内流体传动系统仿真技术发展情况
• 1.3.3 流体传动系统仿真软件简介
• 1.4 选题的研究背景和意义
• 1.5 本文的研究内容
• 2 数学模型参数
• 2.1 卸荷阀工作原理和实验方法简介
• 2.1.1 卸荷阀工作原理
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 氦的热物理性质
• 2.3 零件材料的物理性质
• 2.4 各元件模型参数
• 2.4.1 源元件
• 2.4.2 惯性元件
• 2.4.3 容性元件
• 2.4.4 阻性元件
• 2.4.5 功率转换器
• 2.5 本章小结
• 3 建立数学模型
• 3.1 假设条件
• 3.2 绘制功率键合图
• 3.3 确定状态变量
• 3.4 建立状态方程
• 3.5 约束条件
• 3.6 本章小结
• 4 开启瞬间仿真分析
• 4.1 建立仿真模型
• 4.2 制定装配准则
• 4.2.1 主阀芯复位条件
• 4.2.2 主阀芯开启条件
• 4.2.3 开启瞬间稳定性
• 4.2.4 涨圈装配准则表
• 4.3 开启瞬间动态特性分析
• 4.4 本章小结
• 5 关闭瞬间仿真分析
• 5.1 建立仿真模型
• 5.2 确定关闭瞬间初始状态
• 5.3 关闭瞬间动态特性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 涨圈装配准则表
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢