压电驱动精密流量阀阀芯结构优化设计

以压电驱动精密流量阀的阀芯及其周围流场为研究对象,通过建立有限元模型,应用Workbench平台对阀芯及其周围流场进行流固耦合分析。首先通过Fluid Flow(CFX)模块对流体域进行流场分析,得到阀稳态时的内部流体压力场的分布规律;再将流体分析结果导入Static Structural(Ansys)模块,对阀芯固体域进行静力学分析,得到流固耦合作用下阀芯的静变形云图及Von Mises应力云图。根据流固耦合分析结果,对阀芯进行结构参数优化。优化后,在保证阀芯工作可靠性的条件下,阀芯体积减少了13.5%,实现了阀芯的轻量化。

金属橡胶高压精密流量阀流场分析

为确保阀出口处输出流量和压力的稳定性,提出了采用压电陶瓷和金属橡胶两种材料设计的一种金属橡胶高压精密流量阀,利用压电陶瓷驱动流量阀的主阀芯实现对阀芯与阀体开口间位移的精密控制,利用金属橡胶材料的多孔性以及减压、节流和过滤等特点实现对阀出口处流体脉动的平纹波处理。运用Fluent仿真分析了阀出口处的平纹波特性和金属橡胶参数对阀腔内流体湍动能分布的影响规律。分析结果表明:在阀进、出口处安装金属橡胶环后,阀出口处流体速度变化平缓、方向趋于一致,流动更为平缓,一定程度上确保了阀输出流量和压力的稳定性;阀腔内流体的湍动能明显减小,阀腔内的流场更趋于平稳,从而提高了阀的使用寿命和启闭可靠性。

超高压金属橡胶精密流量阀的理论建模

利用压电陶瓷材料的精密位移输出特性和金属橡胶材料的多孔、减压、节流特性设计出了一种超高压精密流量控制阀,来实现超高压、微小流量的精确控制,并得到了该阀的流量表达式。理论分析结果表明,该阀的流量不仅与阀进出口的压差有关,还与压电陶瓷和金属橡胶的参数有关。

压电驱动精密流量阀动态特性仿真分析

以压电驱动精密流量阀的阀芯运动机构为研究对象,建立动力学模型,运用MATLAB以伯德图形式表征该机构的频率响应特性,并通过ANSYS对阀芯运动机构的模态分析得到阀芯运动机构的固有频率和振型,在模态分析基础上进行谐响应分析,得出该机构的幅频特性曲线,结果发现发生谐振峰值的频率与前述MATLAB频率分析幅值峰值频率及模态分析得出的固有频率结果相近,验证了MATLAB动力学模型的正确性,同时有限元动力学特性分析为结构改进及优化提供了理论依据。

金属橡胶精密流量阀流量特性研究

利用压电陶瓷的精密位移输出特性和金属橡胶的减压、隔振降噪、过滤等特点,设计一种新型金属橡胶精密流量阀,并对其流量特性进行理论分析。基于达西定律和牛顿第一定律建立阀流量特性的数学模型,运用Matlab软件分析压电陶瓷驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属橡胶环厚度、金属丝直径以及阀进出口压差对阀流量特性的影响规律。结果表明,阀的流量随着驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属丝直径和压差的增大而增大,随着金属橡胶环厚度的增大而减小,表明在不改变阀的其他参数条件下,仅通过改变金属橡胶环的几何参数就可以在一定范围内根据需要调整阀的流量值。

比例模糊控制在压电陶瓷执行器中的应用

针对压电陶瓷的逆压电效应,提出了一种以压电陶瓷驱动精密流量阀为执行器,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯,控制其开口大小,从而达到精确控制流过阀的液体流量的目的。在减压出口处安装了金属橡胶材料,以达到消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象,并就其驱动电压—输出位移—输出流量之间的数学关系建立模型。由于压电陶瓷的非线性、迟滞、蠕变等特性影响控制精度且控制复杂,提出了一种比例模糊控制方法,取得了较通常采用的控制方法更为理想的效果。