طراحی محرکه‌ای جدید جهت تحریک یک نمونه شیر هیدرولیکی خطی صنعتی و بهینه سازی آن با الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی، دانشگاه اراک، اراک

چکیده

امروزه در بسیاری از تجهیزات صنعتی استفاده از سیستم‌های هیدرولیکی برای انتقال قدرت گسترش یافته است. از این رو نیاز به بهبود دقت و عملکرد دینامیکی سیستم‌های هیدرولیکی نیز افزایش پیدا کرده است. شیرهای هیدرولیکی از جمله اجزای کلیدی در سیستم‌های هیدرولیکی می‌باشند که بهبود عملکرد آنها سبب افزایش کارایی و دقت سیستم‌های هیدرولیکی می‌گردد. دراین مقاله، یک موتور بوبین صدا برای تحریک یک نمونه شیر سروو هیدرولیکی طراحی شده و بهینه سازی آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه می‌گردد. ابتدا یک طراحی اولیه با توجه به محدودیت اندازه با استفاده از ترکیب آهنربای هالبک بررسی شده است. در ادامه معادلات مربوط به طراحی و ابعاد محرکه مورد بررسی قرار می‌گیرد، سپس طراحی بهینه بر‌اساس الگوریتم ژنتیک با هدف بهینه سازی ابعاد و عدم اشباع شار مغناطیسی و دستیابی به نیروی مورد نیاز ارائه می‌شود. در نهایت نتایج به دست آمده از بهینه سازی طراحی در بکارگیری ترکیب آهنربای هالبک، با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارزیابی می‌شود. نتایج حاصل نشان از بهبود زمان عملکردی 41/3‌٪ این محرکه جدید در مقایسه با سیستم سلونوئیدی شیر هیدرولیکی انتخاب شده می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of a new actuator for actuating a linear hydraulic valve and its optimization with genetic algorithm

نویسندگان [English]

  • mohammad sadegh mohamadzadeh moghaddam 1
  • Mehdi Modabberifar 1
  • Bahman Mirzakhani 2
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of engineering, Arak University, Arak, Iran
2 Department of Metallurgy Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Today, in many industrial equipment and processes, the use of hydraulic systems for power transmission is growing. The need of improving more accurate and faster dynamic performance of hydraulic systems has increased. Hydraulic valves are key components in hydraulic systems that improving their performance causes increasing in hydraulic systems efficiency and accuracy. In this paper, a voice coil motor is designed for a hydraulic servo valve and optimized using genetic algorithm. Firstly, a preliminary design according to the size limit has been investigated using a combination of magnet Halbach array. Then optimum design is provided based on genetic algorithms to optimize the size and lack of saturation magnetic flux to achieve power needed. Finally, the achieving results of the optimization design utilizing a Halbach magnet array, is evaluated using finite element analysis. The results show the improvement in time of performance about %3/41 new actuator compared to hydraulic valve's solenoid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Direct-drive Servo valve (DDV)
  • Voice Coil Motor (VCM)
  • Optimization with Genetic Algorithm (GA)
  • Array Halbach
  • Finite-Element Analysis (FEA)