偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的前置級流場仿真與動態(tài)特性研究.pdf

1、偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥是射流式伺服閥的一種，它不僅繼承了射流管伺服閥具有的控制精度高、抗污染能力強和壽命長等優(yōu)點，同時還具有前置級轉(zhuǎn)動慣量小、流量增益和壓力增益線性度好的特點，因此，偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥被廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、冶金等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具有十分廣闊的工程應(yīng)用前景。由于偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的前置級流場十分復(fù)雜，且國內(nèi)有關(guān)科研院所及企業(yè)研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比，還有很大差距，所以對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥進行理論研究也具有非常重要的學(xué)術(shù)價

2、值。本文針對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥主要進行了以下幾個方面的研究：
　?。?）對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特征進行了研究，并運用基爾霍夫第二定律和馬克斯韋爾公式分析了力矩馬達組件的磁路方程，得到了力矩馬達驅(qū)動力矩的數(shù)學(xué)表達式?；谄D(zhuǎn)板射流伺服閥前置級內(nèi)部流場的運動規(guī)律，對其流場模型進行了數(shù)值分析，推導(dǎo)了其線性化流量方程，并以此引出流場仿真的必要性。對偏轉(zhuǎn)板的運動規(guī)律和閥芯的受力進行分析，得到了各自組件的運動學(xué)模型。綜合各組件的數(shù)學(xué)

3、模型，根據(jù)自動控制原理建立了偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥閥芯位移和驅(qū)動電流間的傳遞函數(shù)。
　?。?）在分析偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥前置級壓力模型和流量模型的基礎(chǔ)上，運用Pro/E三維軟件建立了簡化前置級三維立體模型，并結(jié)合ICEM前處理網(wǎng)格劃分軟件與Fluent流體仿真軟件，共同構(gòu)建了其流場分析模型。通過研究兩接收孔壓差和流量隨偏轉(zhuǎn)板位移變化的規(guī)律，得到前置級的線性化流量方程；在多相流模型下，對前置級流場模型中的氣體含量及分布進行研究。分析噴嘴寬度、

4、偏轉(zhuǎn)板V形導(dǎo)流槽錐角和劈尖寬度等不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對前置級壓力特性的影響。
　?。?）綜合上述推導(dǎo)的偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥閥芯位移和驅(qū)動電流間的傳遞函數(shù)，利用Matlab軟件對其動態(tài)特性（頻率特性、時域特性）進行分析，并研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對其動態(tài)特性的影響。
　?。?）實驗研究偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的靜態(tài)特性，并根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)同實際性能參數(shù)進行對比；利用伺服閥動態(tài)測試實驗臺測得偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的頻率特性曲線，并與仿真曲線進行對比，驗證了所構(gòu)