基于磁柵式導(dǎo)磁套的比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、比例電磁鐵作為電液比例控制元件中實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換的核心部件,在國(guó)防及工業(yè)各領(lǐng)域的電液控制系統(tǒng)中承擔(dān)著重要作用。傳統(tǒng)比例電磁鐵的隔磁環(huán)部分一般由手工焊接,勞動(dòng)強(qiáng)度大,加工工藝復(fù)雜,不利于先進(jìn)自動(dòng)化制造技術(shù)的推廣和實(shí)現(xiàn),不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的需求?；诖艝攀綄?dǎo)磁套比例電磁鐵的研究將更有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),從而解決目前企業(yè)技術(shù)工人缺乏的困境,更好地滿足日益提高的市場(chǎng)需求,進(jìn)而推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域理論與技術(shù)的發(fā)展。
　　 本文以

2、基于磁柵式導(dǎo)磁套的比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)為研究對(duì)象,以簡(jiǎn)化工藝、降低成本、提高性能為研究目標(biāo),采用理論分析、解析計(jì)算、數(shù)值仿真以及試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)該新型電磁鐵的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析和深入研究。文中針對(duì)傳統(tǒng)比例電磁鐵隔磁環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜、電磁鐵加工質(zhì)量不穩(wěn)定、加工成本較高的缺陷,提出了一種基于磁柵式導(dǎo)磁套的新型比例電磁鐵結(jié)構(gòu),并完成了設(shè)計(jì);根據(jù)磁路分析和磁場(chǎng)有限元仿真,分別探討了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁鐵性能的作用機(jī)理和匹配關(guān)系;根據(jù)電磁

3、鐵溫度場(chǎng)模型及應(yīng)力分析設(shè)計(jì)理論,分別對(duì)其進(jìn)行了溫升驗(yàn)證和導(dǎo)磁套強(qiáng)度驗(yàn)證;搭建了比例電磁鐵力測(cè)試系統(tǒng),完成了基于磁柵式導(dǎo)磁套比例電磁鐵的動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,其額定行程為3.6mm,額定輸出力為54N,輸出力滯環(huán)小于2.7％,電流滯環(huán)在2.2%左右,幅頻寬約為50Hz,具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性。
　　 有關(guān)各章節(jié)內(nèi)容分述如下:
　　 第一章從電液伺服/比例閥用電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器的角度出發(fā),闡述了比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)

4、展,分析總結(jié)了閥用電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)、工作原理、分類以及發(fā)展趨勢(shì)。
　　 第二章針對(duì)廣泛應(yīng)用的典型比例電磁鐵,介紹了其結(jié)構(gòu)組成及工作原理;基于相關(guān)磁路定律和磁場(chǎng)理論,分別闡述了比例電磁鐵磁路分析法和磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合;建立了線圈激磁磁路靜態(tài)模型、比例電磁鐵動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型以及有限元瞬態(tài)場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,得到電磁輸出力的解析式和有限元方程。
　　 第三章提出了一種基于磁柵式導(dǎo)磁套的比例電磁鐵結(jié)構(gòu),分析了其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和工

5、作原理;通過(guò)磁路分析及有限元仿真,詳細(xì)闡述了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其靜態(tài)特性的作用機(jī)理,得到優(yōu)化參數(shù)值下的比例電磁鐵動(dòng)靜態(tài)特性仿真曲線;根據(jù)電磁鐵發(fā)熱機(jī)理,建立了穩(wěn)態(tài)線圈溫升模型以及瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型,仿真驗(yàn)證了基于磁柵式導(dǎo)磁套的比例電磁鐵各部分溫升均在相應(yīng)材料的許可范圍內(nèi);基于應(yīng)力分析設(shè)計(jì)法,建立了一體式導(dǎo)磁套強(qiáng)度分析有限元模型,對(duì)其進(jìn)行仿真及等效線性化處理,根據(jù)應(yīng)力分類與應(yīng)力評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線性化處理結(jié)果進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定,驗(yàn)證了導(dǎo)磁套能夠承受足夠