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弹性联轴器的仿真分析

发布者:鑫程机械  发布日期:2021-03-02

压扭联轴器是2D电液比例换向阀机构中较为关键的部件。传统直动式电液比例换向阀由于比例电磁铁推力有限,无法实现高压大流量控制,针对此现象,在保证直动式阀结构简单基础上,设计了一体式弹性压扭联轴器,通过其自身的材料和几何变形,将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩,应用ANSYS软件进行仿真,结果显示:在比例电磁铁输入直线推力80N、输入位移为2mm时,输出扭矩为2N·m,在无摩擦的情况下实现了力的放大,仿真结果对优化其结构具有一定理论参考价值。

电液比例控制系统具有功率量比大、静态控制精度高、动态响应速度快、抗负载刚度大和可远程监控调节等优点,广泛应用于航 空 航 天、船舶、装备制造等领域。电液比例阀是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件,通过电-机械转换器(大部分电液比例阀以比例电磁铁作为电-机械转换器),将输入的指令电 信号转换为电液比例阀阀芯的位移信号,进而连续地、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数,其中电液比例换向阀可以实现方向和流量双重功能,市场占有份额为其他两类之和。电液比例换向阀相较于电液伺服换向阀,具有设计简单、价 格便宜、抗污染能力强等特点,在液压界其重要性日益提高。2D电液比例换向阀结构上采用直动式分布,基于阀芯直动和绕轴旋转运动两个自由度,实现直动式与导控式于一体的新型比例阀,具有结构简单、稳定性高、抗污染能力强,动态性能好以及能驱动大流量负载等优点。联轴器的研究与应用非常普遍,但是直线运动转为旋转运动还是相对较少,利用滚珠丝杆的原理设计了一系列特种螺旋传动机构,但是由于滚珠在传动过程中存在一定摩擦,传递效率受一定影响。设计了一种预拉-预扭联轴器,采用滚轮与滑楔配合,并成功应用于2D电液比例换向阀,但是力的传递过程中还是有摩擦存在,在一定程度上变加了阀的非线性影响因素。因此,如果能完全克服直线变旋转运动过程中存在的摩擦力影响,对完善压扭联轴器的设计和提高2D电液比例换向阀的静动态特性、可靠性及整体使用寿命具有很强的实际意义。一体式弹性压扭联轴器通过其自身的材料和几何变形,将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩,在无摩擦的情况下实现了力的放大

(1)设计了2D电液比例换向阀用一体式弹性压扭联轴器,阐述了阀的工作原理,该联轴器利用自身的材料和几何变形,将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩,整个传递过程中无摩擦力,应用ANSYS软件仿真显示,在输入推力为80N、位移为2mm时,输出扭矩为2N·m。(2)由于实际比例电磁铁控制中都叠加高频颤振,利用ANSYS软件仿真了压扭联轴器在高频激振下,各个关键部位的变形情况,为连接比例电磁铁控制阀芯做了前期颤振影响分析,对联轴器的优化尺寸具有重要实际意义。


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