基于超磁致伸縮材料的氣動高速開關閥的設計研究.pdf

1、氣動高速開關閥在PWM工作模式下的比例控制特性,使其具有了替代價格高昂的氣動比例伺服閥,用于實現(xiàn)低成本伺服控制的可能性。超磁致伸縮材料,擁有響應速度快、輸出力大、并可在低磁場強度下動作等優(yōu)點,有利于從根本上提高開關閥的頻響。本文首次把超磁致伸縮材料引入氣動高速開關閥中,提出了具有新結構的設計方案,并對該類高速開關閥所具有的工作特性進行了深入的研究。論文的主要內容包括以下幾個部分:
　　 第一,本文首先分析了現(xiàn)今氣動高速開關閥中存

2、在的問題,論述了超磁致伸縮材料的磁致伸縮機理及其性能特點。在此基礎上,提出了一種基于超磁致伸縮材料的氣動高速開關閥的新結構。
　　 第二,對基于超磁致伸縮材料的氣動高速開關閥的結構設計要點進行了細致的分析研究。主要涉及開關閥線圈及其骨架設計、溫度場仿真及熱補償機構、磁路設計及電磁場仿真、預壓力和微位移放大機構設計及仿真,解決了結構設計中的關鍵問題,為研制具有較高性能的氣動高速開關閥的研發(fā)奠定了基礎。
　　 第三,在前述新

3、型氣動高速開關閥硬件方案基礎上,基于超磁致伸縮機電轉換模型、材料力學以及懸臂梁振動等理論建立了開關閥的動態(tài)響應模型,并基于該模型,依據(jù)設計參數(shù)進行了仿真,分析了相關重要參數(shù)對開關閥性能的影響,為該型氣動高速開關閥的優(yōu)化設計提供了重要的理論支持。
　　 第四,搭建了實驗系統(tǒng),對研制出的超磁致伸縮氣動高速開關閥樣機進行了穩(wěn)態(tài)及動態(tài)實驗研究,包括穩(wěn)態(tài)流量特性實驗、閥口開度實驗、動態(tài)響應特性實驗等,實驗測得開關閥在700Hz時的閥口開度