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随着计算机技术在控制工程中的不断应用与发展,电气(液)控制系统及元件的数字化成为一种必然的发展趋势。随着数字阀在气(液)压控制中占主导地位,对数字阀的研究也日益增多。本论文在介绍数字阀发展的基础上,针对现有转板式气动数字阀所存在的问题,优化了其机械结构,并搭建了实验平台,对其性能进行了仿真分析和实验研究,实验结果表明,转板式气动数字流量阀在0.4MPa的低压下可以稳定控制输出流量和气压。
本文的主要工作和成果如下:
1.针对以往数字阀所忽略的间隙泄漏等问题,利用可压缩粘性流体Navier-Stokes公式进行了进一步的研究,利用牛顿粘性力学公式分析了转板与流体之间的摩擦力,为初选步进电机打好了理论基础。
2.通过对转板式气动数字流量阀的动态过程和静态过程建立数学模型,加深了对该阀工作原理的理解,利用MATLAB对其进行数字化仿真,从而得到其特性曲线,并且对影响特性的结构参数和工作参数进一步的讨论,并对其性能进行初步的分析。与前一种转板式气动数字阀相比,它们主阀的基本工作原理相同,不同之处在于转板式气动数字流量阀的转板与盖板采用间隙配合,这不但使阀的结构大大简化,在保证一定的间隙泄漏量的同时,对整个转板式气动数字流量阀的性能有了很大的提高。
3.利用仿真分析得到的优化参数,加工了实验用的转板式气动数字流量阀的样机,搭建试验平台进行了特性测试实验,研究结果表明:实验结果与仿真结果基本吻合,所设计的转板式气动数字流量阀在一定的加工精度和工作压力下具有较快的动态响应,其研究结果在预期范围内。