一种伺服电机驱动的比例换向阀结构设计与特性分析

针对传统的电动伺服比例换向阀存在结构复杂、动态特性差的不足,提出一种伺服电机驱动的大流量比例换向阀,采用定差减压阀进行压力补偿,直流电机作为动力元件,通过丝杠螺母机构连接阀芯轴,以此控制主阀芯的位置。设计双闭环控制系统提高阀芯控制精度。运用动力学原理建立比例换向阀数学模型,对比例换向阀稳态性能进行理论分析,研究其动态性能。进一步利用MATLAB/Simulink软件搭建了比例换向阀控制系统仿真模型,并进行了稳态与瞬态特性仿真。结果表明:比例换向阀阶跃响应速度达到36 ms,验证了所提出的比例换向阀具有较好的响应速度和稳定性;通过瞬态特性仿真得到比例换向阀的阀口流量随电机转角的变化曲线,获得电机转角和阀口流量特性控制函数;验证了采用定差减压阀方案可以在负载变化时进行较为理想的压力补偿,比例换向阀的控制精度达到98%。

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。

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。

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。

流量测控平衡阀在二网平衡改造项目中的应用

该文简要介绍了一种新型静态流量测控平衡阀的构成及节能原理,以某热力公司下属的2个小区为改造对象,重点阐述了平衡阀在二网平衡改造项目中的应用。通过采集和分析终端住户的用热数据,以“大数据+云平台”的方式,为二次管网的水力平衡及智能化控制提供依据,进而满足供热企业节能高效、精准供热的需求,节能效果显著,值得大力推广。

模块化精量喷雾控制阀组设计与试验

针对我国现有植保机械自动化程度不高、施药均匀性差等问题,根据高地隙植保机的喷雾系统组成和技术要求,设计了模块化精量喷雾控制阀组,通过分析计算确定阀体结构以及开关阀、限压阀、流量控制阀、区段开关阀等阀体模块的尺寸参数。精量喷雾控制器能实时读取压力传感器的输出信号并进行处理,将其与上位机输入的流量指令进行比较,并将控制信号发送至电机驱动器以控制电机的动作状态来调节阀门开度,进而调节喷雾系统流量,所设计的精量喷雾控制阀组能够实现压力和流量自动调节、喷杆分段独立控制以及参数实时反馈等功能。试验结果表明:喷雾系统压力与实际流量近似满足线性关系,拟合度决定系数为0.9975,流量值在0~50 L/min范围内,平均相对拟合误差为1.7%,标定精度能满足控制需求;精量喷雾控制阀组可调节的最大流量为40 L/min,阀门实际流量在阀门有效行程内变化较均匀,符合线性流量特性曲线关系。研究可为高地隙植保机精量喷雾控制策略提供参考。

仪表阀体多向可控精密成形工艺

提出一种新的仪表阀体的多向可控精密成形工艺,利用有限元模拟软件Deform-3D,对仪表阀体的多向可控精密成形工艺进行了数值模拟。分析了零件的工艺难点及成形过程中的载荷-行程曲线、金属流动规律及不同摩擦系数对成形过程的影响,最后进行了试验验证。研究结果表明,提出的仪表阀体多向可控精密成形新工艺是可行的,模拟得到的锻件充填饱满,在成形过程中金属流动比较均匀,金属流线基本沿锻件轮廓方向,最大载荷为6.21×106 N;此外,摩擦系数对成形过程的影响较大,工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,锻件尺寸一致性也较好,说明工艺可靠,对该类零件的多向可控精密成形工艺具有一定的指导意义。