低压小流量磁流变阀流量关断特性分析及能耗研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51165005
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
50.0万
负责人：
胡国良
依托单位：
华东交通大学
学科分类：
E0502.传动与驱动
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
WeihuaLi；罗智中；林凤涛；王少龙；茹毅；彭珣；
关键词：
有限元仿真磁流变阀结构优化能耗分析流量关断

项目摘要

传统的液压控制阀由于阀芯和阀体相对运动容易引起响应速度慢、不易控制以及工作可靠性低等问题。另外在低压小流量液压系统中，一般以牺牲系统效率来满足负载工况要求，因此寻求一种结构简单、易于控制、响应速度快以及能耗低的液压控制阀是液压系统中亟需解决的问题。磁流变液作为智能流体的一种典型代表，已被成功应用于开发各种可控器件。课题提出一种基于磁流变液的多线圈阻尼间隙可调新型磁流变阀，利用有限元仿真优化磁流变阀的线圈数量和线圈匝数，为磁流变阀的可控性提供理论参考。基于Bingham模型建立磁流变阀流量关断特性数学模型，利用AMEsim仿真软件分析磁流变阀结构参数对流量关断的影响规律。搭建磁流变阀性能测试装置及系统模拟试验台，分析系统压降、流量的变化关系，推导磁流变阀的工作效率公式，验证磁流变阀压降与能耗的关系。相关结果对磁流变阀的研究开发具有重要的理论指导意义，可拓宽低压小流量液压系统的工程应用。

结项摘要

由于阀芯和阀体相对运动，传统的液压控制阀容易引起响应速度慢、不易控制以及工作可靠性低等问题。另外在低压小流量液压系统中，一般以牺牲系统效率来满足负载工况要求，因此寻求一种结构简单、易于控制、响应速度快以及能耗低的液压控制阀是液压系统中亟需解决的问题。当前以智能材料磁流变液为工作介质的磁流变阀能较好的解决这些不足，其性能研究及工业应用探讨已日益引起研究机构及企业界的重视。..研发了单线圈和双线圈两种不同激励方式的磁流变阀，仿真和试验分析了加载电流大小和方向、以及线圈数量和线圈匝数等结构参数对磁流变阀压降性能的影响，试验结果表明双线圈磁流变阀比单线圈磁流变阀的压差调节能力好。..研发了单级和双级径向流磁流变阀，理论分析和试验验证了径向流动式磁流变阀的压差调节能力要远大于常规圆环流动式磁流变阀。试验结果表明，当加载电流为0.8A时，双级径向流磁流变阀的压差可达5.8 MPa...研发了一种同时具有圆环流和径向流的混合流动式磁流变阀，首次试验分析了径向间隙大小对磁流变阀压降性能的影响；同时试验验证了混动流动式磁流变阀的压降比径向流动式和圆环流动式磁流变阀的压降均要大。当加载电流为1.0 A，径向间隙为0.5 mm，圆环流间隙为1.0 mm时，混合流动式磁流变阀的压降可达2.6 MPa。..研发了一种新型阻尼间隙机械可调式磁流变阀，通过旋转阀芯，该磁流变阀阻尼间隙可在1.0 mm-2.0 mm之间无级可调，试验压降可在130 KPa-1150 KPa之间无级变化。..推导了不同流道结构的磁流变阀压差数学方程，理论分析了磁流变阀结构参数及流道结构等对压差性能的影响规律。..搭建了磁流变阀动态性能测试系统，系统分析了磁流变阀压降及响应时间的变化关系；同时推导了磁流变阀的工作效率公式，初步验证了磁流变阀压降与能耗的关系。..项目共发表及录用核心以上期刊论文29篇，其中SCI和EI检索9篇；发表国际会议论文3篇；授权发明专利4项，授权实用新型专利13项；培养硕士研究生11名，其中毕业9名。..项目采用理论计算、仿真分析和试验研究相结合的方法，系统分析了磁流变阀结构参数及工作参数对磁流变阀性能的影响规律，其相关结果对磁流变阀的研究开发具有重要的理论指导意义，可进一步拓宽低压小流量液压系统的工程应用。