伺服閥銜鐵組件的自激振動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)動和傳動技術(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)定性對整個伺服系統(tǒng)的可靠運行具有至關(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、機械和流場的多物理場耦合作用機制，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、振動特性及抑振措施，對于伺服閥自激噪聲產(chǎn)生機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。
　　本文針對多物理場下銜鐵組件的自激振動特性及其抑振措施進(jìn)行理論和實驗研究。建立了考慮和未考慮磁彈簧影響時銜鐵組件的干模態(tài)有限元模型，通過模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析深入研究了銜鐵組件的自激振動特性，分析了關(guān)鍵幾何參數(shù)、載荷、磁彈簧剛度及阻尼等對自激振動特性的影響。分別采用電磁激勵法和聲波激勵法模態(tài)實驗獲取了關(guān)鍵

3、點處頻率響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及諧振自由衰減響應(yīng)，辨識得到工作平面內(nèi)的固有頻率和諧響應(yīng)特性，同時提出了一種基于自由衰減響應(yīng)和傅里葉級數(shù)擬合法的模態(tài)阻尼比辨識方法。利用辨識所得模態(tài)參數(shù)驗證并修正了仿真模型，為復(fù)雜工況下銜鐵組件自激振動特性的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　針對噴嘴擋板閥前置級射流流場進(jìn)行了CFD仿真，重點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?；贜-S方程對射流流場參數(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慣性的射流力數(shù)學(xué)模型。計算與仿真結(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。基于有限元法對射流力作用下銜鐵組件的振動特性進(jìn)行了仿真研究。分別進(jìn)行了射流力的靜態(tài)特性實驗和射流流場中銜鐵組件的模態(tài)實驗，獲取了射流力對銜鐵組件振動特性的影響，并驗證了理論分析結(jié)果。
　　針對磁流體的抑振機理和抑振效果進(jìn)行了理論與實驗研究。

5、基于雙粘度模型對添加到力矩馬達(dá)工作間隙中的磁流體擠壓流動進(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特性，基于QR阻尼法量化分析了磁流體對各階模態(tài)的阻尼效應(yīng)。采用電磁激勵法對添加磁流體的銜鐵組件進(jìn)行振動特性實驗，分析了磁流體對振動特性的影響，驗證了磁流體等效模型的有效