旋轉(zhuǎn)式水壓伺服閥的設計及研究.pdf

1、水液壓傳動技術憑借自身綠色環(huán)保、安全性好、效率高等特點，具有油壓無法比擬的競爭力。隨著科學技術的不斷進步，水液壓傳動技術日益受到人們的重視，并已經(jīng)在工程機械、水下作業(yè)、食品醫(yī)藥等相關領域得到了推廣與應用。然而，要實現(xiàn)水液壓傳動技術的推廣，就必須首先研制出高性能的水液壓元件。目前已經(jīng)研制出的水液壓元件越來越多，水液壓傳動技術的應用領域越來越廣。人們對于水液壓傳動系統(tǒng)的精度要求也日漸提高。建立起水壓伺服控制系統(tǒng)是水壓技術研發(fā)的重要組成部分，

2、也是水液壓傳動技術以及控制技術領域的學科前沿。伺服閥作為電液伺服系統(tǒng)控制的核心，為了發(fā)展水液壓傳動技術，對水液壓伺服閥研發(fā)和改進十分必要。本文設計并改進了一種水液壓傳動伺服閥，而且以旋轉(zhuǎn)式閥芯運動形式代替直動式閥芯運動形式，并運用Matlab/Simulink模塊進行仿真研究。主要工作如下:
　　(1)根據(jù)已有的伺服閥工作原理及其結(jié)構(gòu)進行再設計。采用旋轉(zhuǎn)式直流電機與閥芯直接相連，閥芯節(jié)流孑孔的開啟量與閥芯的旋轉(zhuǎn)角度成比例。初步設計

3、出旋轉(zhuǎn)式水壓伺服閥的工作原理及其結(jié)構(gòu)。通過對閥口形式進行討論并計算其剛度及氣穴指數(shù)，判定抗氣蝕性能。最終確定閥口的形式為二級節(jié)流閥口。
　　(2)根據(jù)閥口計算結(jié)果，改進伺服閥節(jié)流閥口的設計方案，使用Pro-E三維建模，進行進一步結(jié)構(gòu)設計與改進。采用二級節(jié)流閥口。并將閥套設計由兩部分改進為一部分。經(jīng)過計算重新設計閥口分布，并重新設計了各個主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸。最終得到修改后的旋轉(zhuǎn)式伺服閥工作原理及其結(jié)構(gòu)設計。根據(jù)并實際需要進行材料和標

4、準件的選擇，進一步選擇合適的直流力矩電機、編碼盤。
　　(3)對改進后的伺服閥進行數(shù)學建模。根據(jù)所得到的直流力矩電機電樞回路的電壓平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程以及力矩電機力矩輸出方程等，計算出傳遞函數(shù)。利用Pro-E軟件進行閥芯等結(jié)構(gòu)質(zhì)量分析，計算出傳遞函數(shù)中各項參數(shù)。利用Matlab/Simulink模塊進行伺服閥的動態(tài)性能評定仿真，對頻率響應進行仿真。得到所設計伺服閥的幅值裕度、相位裕度等信息，用以判斷系統(tǒng)的特性。
　　對本文