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学兔兔
第49卷第2期 机 械 工 程 学 报 Vo1.49 NO.2
2013年 1月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Jan. 2013
DoI:1O.3901/JME【.2013.02.151
基于液压微位移放大结构的
新型压 电陶瓷直接驱动阀设计及仿真木
俞军涛 焦宗夏 吴 帅
(北京航空航天大学电气工程与 自动化学院 北京 100191)
摘要:研制一种基于液压微位移放大结构的压电陶瓷直接驱动伺服阀,实现大流量高频响的要求。针对压电陶瓷输出力大但
输出位移小的特点,设计出一种新型的液压微位移放大结构,由柔性铰链膜片式大活塞、密闭容腔、小活塞及压力调节和测
量装置构成。采用叠堆式压电陶瓷驱动大活塞,改变密闭容腔内油液的体积形态,放大小活塞端输出位移,驱动滑阀阀芯运
动。大活塞采用膜片结构,降低压电陶瓷叠堆的负载,提高密封性能。针对刚性膜片刚度和强度矛盾的问题 ,设计柔性铰链
膜片,对该膜片结构的刚度进行理论分析和数值计算验证。应用有限元方法对结构及各参数进行优化设计,并对最终结构进
行刚度和强度分析。基于试制原理样机参数,建模仿真表明液压位移放大倍数 9倍,阀芯位置控制误差小于 1%。频宽超过
550Hz。试验测得流量曲线,7MPa压力下,控制流量达到 17L/min。
关键词:压电陶瓷 液压位移放大 直接驱动阀 柔性铰链 有限元法
中图分类号:TH137
DesignandSimulationStudyonNew ServoValveDirectDrivenby
PiezoelectricActuatorUsingHydraulicAmplification
YU Juntao JIAOZongxia WU Shuai
(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191)
Abstract:A servovalvedirectdrivenbypiezoelectricactuatorusinghydraulicamplificationisresearched.Ittakesadvantageofthe
higherbna dwidth nad lragerflow rate.A new hyrdaulic displacementma plifier structure isproposed to aim atthe smaller
displacementoutputnadlragerforceouptutofpiezoelectric(PZT).Thestructureiscomposedofinputpistonwithlragerraea,ouptut
pistonwithsmallerraeana dhermeticchma ber.Thelragerstrokemultilayerpiezoelectricactuatorisservedashtedriveelementthat
driveshteinputpistonwitl1largerraeaofthehyrdaulicamplification.Thechnageofpressureandvolumedriveshteouptutpiston
directlyconnectedtothespooltoproduceamplifieddisplacement,whichdrivehtespooltomove.Tosatisfyhtedemandofsealing
and low load,adiaphragm wiht flexurehingestructureisusedforthepistonwith lragerarea.Thestructureandparameteris
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