伺服閥銜鐵組件的自激振動(dòng)特性及磁流體的抑振研究.pdf

1、電液伺服技術(shù)是廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)和現(xiàn)代化生產(chǎn)領(lǐng)域的重要驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)技術(shù)。作為電液伺服系統(tǒng)不可或缺的核心元件，伺服閥的工作穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)伺服系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有至關(guān)重要的影響。自激噪聲引起的伺服閥穩(wěn)定性和失效問題是國防、航空航天等領(lǐng)域高性能電液伺服系統(tǒng)的嚴(yán)重隱患之一。伺服閥內(nèi)部存在著電磁、機(jī)械和流場的多物理場耦合作用機(jī)制，多物理場耦合的協(xié)調(diào)性是關(guān)系到伺服閥穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵，也是引起伺服閥自激噪聲的重要因素。本文研究銜鐵組件在多物理場下的自激

2、振動(dòng)特性及抑振措施，對(duì)于伺服閥自激噪聲產(chǎn)生機(jī)理的揭示及伺服閥乃至電液伺服系統(tǒng)的工作性能改善具有十分重要的意義。
　　本文針對(duì)多物理場下銜鐵組件的自激振動(dòng)特性及其抑振措施進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。建立了考慮和未考慮磁彈簧影響時(shí)銜鐵組件的干模態(tài)有限元模型，通過模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析深入研究了銜鐵組件的自激振動(dòng)特性，分析了關(guān)鍵幾何參數(shù)、載荷、磁彈簧剛度及阻尼等對(duì)自激振動(dòng)特性的影響。分別采用電磁激勵(lì)法和聲波激勵(lì)法模態(tài)實(shí)驗(yàn)獲取了關(guān)鍵

3、點(diǎn)處頻率響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及諧振自由衰減響應(yīng)，辨識(shí)得到工作平面內(nèi)的固有頻率和諧響應(yīng)特性，同時(shí)提出了一種基于自由衰減響應(yīng)和傅里葉級(jí)數(shù)擬合法的模態(tài)阻尼比辨識(shí)方法。利用辨識(shí)所得模態(tài)參數(shù)驗(yàn)證并修正了仿真模型，為復(fù)雜工況下銜鐵組件自激振動(dòng)特性的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　針對(duì)噴嘴擋板閥前置級(jí)射流流場進(jìn)行了CFD仿真，重點(diǎn)分析了高壓大間隙及低壓小間隙兩種工況下射流流場的速度、壓力分布特性，同時(shí)獲取了射流流量及噴嘴射流力隨入口壓力和噴嘴擋板間隙的變化

4、規(guī)律。基于N-S方程對(duì)射流流場參數(shù)進(jìn)行了解析式推導(dǎo)和簡化，建立了考慮壓力損失和流動(dòng)慣性的射流力數(shù)學(xué)模型。計(jì)算與仿真結(jié)果均顯示，射流力隨擋板位移的增加近似呈線性增大，其作用相當(dāng)于一正剛度液壓彈簧?；谟邢拊▽?duì)射流力作用下銜鐵組件的振動(dòng)特性進(jìn)行了仿真研究。分別進(jìn)行了射流力的靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)和射流流場中銜鐵組件的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，獲取了射流力對(duì)銜鐵組件振動(dòng)特性的影響，并驗(yàn)證了理論分析結(jié)果。
　　針對(duì)磁流體的抑振機(jī)理和抑振效果進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。

5、基于雙粘度模型對(duì)添加到力矩馬達(dá)工作間隙中的磁流體擠壓流動(dòng)進(jìn)行理論推導(dǎo)，建立了擠壓模式下磁流體阻尼力的數(shù)學(xué)模型。基于磁化飽和狀態(tài)下磁流體的粘磁特性，分析了磁流體阻尼力隨擠壓速度和擠壓位移的變化規(guī)律，并由此得出磁流體的等效物理模型。采用有限元法分析了添加磁流體后銜鐵組件的振動(dòng)特性，基于QR阻尼法量化分析了磁流體對(duì)各階模態(tài)的阻尼效應(yīng)。采用電磁激勵(lì)法對(duì)添加磁流體的銜鐵組件進(jìn)行振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)，分析了磁流體對(duì)振動(dòng)特性的影響，驗(yàn)證了磁流體等效模型的有效