Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Fadaei Tehrani,Mohammad Danesh,MohammadReza Forouzan
علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما) محمد دانش (استاد مشاور) محمدرضا فروزان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fakhredin Bayat
فخرالدین بیات

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Simulation, Electromagnetic Analysis and Statistical Evaluation of Proportional Directional Control Valve Solenoid
Despite increasing use of proportional hydraulic valvesin different industries such as traortation systems, mining, aviation, etc., the use of numerical methods give more sights into the respective roles of the various portions of the plunger and stationary core geometry, and provide a better understanding of the working principle of these hydraulic valves. Investigation on effecting parameters on their performance characteristics and predicting these parameters and improving them have considerable importance.In this study, effecting parameters such as different soft magnetic materials, dimensional parameters of stationary core and plunger and diameter of used wire, applied current and voltage have been investigated. The force calculation algorithm is also used to determine the force distribution pattern around the plunger surface and to provide a detailed analysis of the solenoid structure. In the first section of this thesis, different soft magnetic materials to achieve the magnetic force-displacement characteristic curve have been investigated using electromagnetic analysis by ANSYS software package and the results have been compared to each other.ANSYS was employed for the analysis and design optimization, incorporating the non-linear characteristics of the magnetic material. Different options available in ANSYS for calculating the force were compared. ANSYS offers two search methods to find the magnetic force: Maxwell stress tensor (MTS) and virtual work methods. MTS has been employed in this thesis.Then, dimensional parameters of stationary core and plunger, air gap and different currents investigated and related curves have been extracted. Also, the coupled field analysis to investigate of the effects of magnetic and electrical fields on thermal and structural stresses and deformations has been explained. The simulation results have been compared with experimental results and the satisfactory results obtained.The distribution of mechanical stress on plunger surface by applying magnetic force for specified current density has been plotted. In the second section, magnetic force based on the performace parameters using design of experiments, regression analysis and analysis of variance have been investigated by Minitab software package. The equations to predict the magnetic force for other performance parametersin three different soft magnetic materials were also obtained.Also, a Simulink model using Matlab softwareto simulate the dynamic and steady state response of PHV in terms of voltage as input parameter and displacement and velocity of spool as output parameters has been obtained. This model consists of the solenoid model and the spool model separately. It predicts the static and dynamic behaviors of PHV satisfactory. Keywords: Proportional hydraulic valve, Magnetic analysis, Design of experiments, Control model of PHV.
با توجه به کاربرد گسترده و قابل توجه شیرهای هیدرولیکی به ویژه شیرهای هیدرولیکی تناسبی در صنعت، بررسی پارامترهای تاثیر گذار بر عملکرد این شیرها و پیش بینی رفتار شیرها در برابر این پارامترها و بهبود عملکرد آن ها از اهمیت شایانی برخوردار است. در این پروژه سعی شده است تا به بررسی پارمترهایی موثر از جمله مواد مغناطیسی گوناگون، پارامترهای ابعادی هسته ثابت و متحرک، ابعاد حلقه سولنویید و سیم استفاده شده در آن، جریان و ولتاژ اعمالی به سولنویید پرداخته شود. ابتدا در قسمت اول این پروژه، مواد مغناطیسی مختلف جهت دست یابی به منحنی مشخصه نیروی مغناطیسی- جابه جایی پلانجر، بررسی شده و نتایج برای این مواد با یکدیگر مقایسه شده است. سپس به بررسی پارامترهای ابعادی هسته ثابت و متحرک( شامل شیب هسته ثابت و متحرک، طول هسته متحرک، پهنای هسته ثابت و غیره)، گپ هوایی و جریان الکتریکی مختلف پرداخته شده و منحنی های مربوطه بدست آمده است. همچنین به آنالیز میدان کوپله در سولنویید تناسبی که به بررسی تاثیر میدان های مغناطیسی و الکتریکی بر تنش ها و تغییرمکان های حرارتی و ساختاری و این که در نهایت منجر به خراب شدن و شکست سولنویید می گردد، پرداخته شده است. در قسمت دوم این پروژه، به بررسی نیروی مغناطیسی بر حسب پارامترهای تاثیرگذار ابعاد حلقه، ولتاژ و قطر سیم با استفاده از طراحی آزمایش و آنالیز رگرسیون و واریانس پرداخته شده و معادله ای جهت پیش بینی نیرو به ازای سایر مقادیر پارامترهای موثر بدست آمده است. همچنین در این قسمت به ارایه یک مدل کنترلی برای شیرهای هیدرولیکی تناسبی پرداخته شده است، که با استفاده از این مدل می توان به بررسی خروجی مدل (نیروی مغناطیسی) بر حسب ورودی( ولتاژ و یا جریان) پرداخت. کلمات کلیدی: 1- شیرهای هیدرولیکی تناسبی 2-آنالیز مغناطیسی 3- طراحی آزمایش 4- مدل کنترلی شیرهای هیدرولیکی تناسبی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی