磁流變液壓伺服閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁流變液壓伺服閥包括磁流變流體控制單元和控制主閥。在磁流變流體控制單元中利用兩對(duì)電磁線圈對(duì)流體施加磁場(chǎng)作用,改變磁流變流體的形態(tài),形成兩個(gè)液壓半橋,通過控制磁流變液的粘度,來得到不同的半橋輸出壓力,此壓力作為伺服閥閥芯的驅(qū)動(dòng)力。閥芯在兩端壓力差的作用下將左右移動(dòng)打開閥芯節(jié)流口,得到期望的流量。
　　 本文針對(duì)磁流變液壓伺服閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)理展開研究,為磁流變液壓伺服閥的研制打下基礎(chǔ)。在研究磁流變液的滯回動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上,分析磁流變流體的

2、管道流動(dòng),為磁流變節(jié)流閥設(shè)計(jì)和磁流變流體壓力控制系統(tǒng)開發(fā)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)根據(jù)磁流變液壓伺服閥的驅(qū)動(dòng)原理,建立磁流變流體壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。研究磁流變流體壓力控制系統(tǒng)的控制電流、液壓半橋輸出壓力、系統(tǒng)流量之間的相互關(guān)系。為高頻響大流量的磁流變液壓伺服閥的先導(dǎo)級(jí)的研制奠定實(shí)踐基礎(chǔ)。
　　 本文分六章,各章的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第1章,概述本課題的研究背景與意義,在綜合高頻響大流量伺服閥的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了本

3、課題的主要研究?jī)?nèi)容及研究過程中的特色以及創(chuàng)新點(diǎn)。
　　 第2章,研究了磁流變流體的管道流動(dòng)?？偨Y(jié)了磁流變流體的本構(gòu)模型和動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行了比較和分析?；诜峭贡緲?gòu)模型對(duì)磁流變流體的圓管層流、平板層流、平板剪切流動(dòng)進(jìn)行了分析。并與現(xiàn)有基于Bingham本構(gòu)模型和Herschel-Bulkley本構(gòu)模型的分析進(jìn)行了比較,指出了非凸本構(gòu)模型在磁流變流體管道流動(dòng)分析時(shí)展現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。基于非凸本構(gòu)模型的管道流動(dòng)分析深入解析了磁流變流體的管道

4、流動(dòng)。
　　 第3章,設(shè)計(jì)了磁流變節(jié)流閥。首先討論了磁流變節(jié)流閥設(shè)計(jì)中涉及的主要問題。在分析實(shí)驗(yàn)用磁流變液性質(zhì)的基礎(chǔ)上,對(duì)磁流變節(jié)流元件的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后完成磁流變節(jié)流閥1、2的具體結(jié)構(gòu)、尺寸和公差設(shè)計(jì),形成了完整的技術(shù)圖紙。磁流變節(jié)流閥有別于傳統(tǒng)的液壓控制閥,可通過調(diào)節(jié)控制電流調(diào)節(jié)閥的節(jié)流阻力和通過的流量。
　　 第4章,設(shè)計(jì)及加工了磁流變流體壓力控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。討論了磁流變液壓伺服閥的工作原理和磁流變流體壓

5、力控制系統(tǒng)的工作原理。在此基礎(chǔ)上擬定了磁流變壓力控制系統(tǒng)原理圖。完成了系統(tǒng)元件的選型和采購(gòu)。最后對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。磁流變流體壓力控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的最大區(qū)別是以磁流變流體作為系統(tǒng)的工作介質(zhì)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)施加與磁流變節(jié)流閥的控制電流來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出壓力。
　　 第5章,磁流變流體壓力控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。搭建了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。進(jìn)行了系統(tǒng)輸出壓力與控制電流、系統(tǒng)流量與控制電流的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)量了系統(tǒng)在

6、動(dòng)態(tài)時(shí)的壓力變化曲線。在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果和臺(tái)架的基礎(chǔ)上提出了實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案。磁流變流體壓力控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將是磁流變液壓伺服閥研制的實(shí)踐基礎(chǔ)和根據(jù)。磁流變流體壓力控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)差動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)具有較大的輸出壓力和較快的響應(yīng),在進(jìn)一步的改進(jìn)和研究后可將其應(yīng)用到磁流變伺服閥的閥芯驅(qū)動(dòng)與控制上。
　　 第6章,總結(jié)了本文的研究工作,展望了本課題中需要進(jìn)一步改進(jìn)的不足之處。
　　 本文通過理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法,深入研究了磁流變