压电作动器驱动两级电液比例减压阀设计分析

针对以往采用压电作动器的减压阀必须采用压力传感器的不足,提出一种先导式比例减压阀.该阀采用压电作动器控制先导阀阀口开度,与先导供油器的固定节流孔形成分压作用,实现对先导压力的控制,进而控制主阀实现对主阀出口压力控制.对减压阀进行结构和原理分析,建立数学模型;用Simulink仿真分析结构参数对静动态特性的影响.采用调零弹簧将最低可控压力向下扩展到0;设计三台肩式阀芯结构,通过流场分析验证了该结构有效地减小液动力;根据仿真结果选择恰当的反馈阻尼孔尺寸,保证减压阀的动态特性.所设计的减压阀无须测量压力并闭环即可实现减压功能,具有良好的调压范围、调压精度,能实现快速稳定动态响应.     

锥型节流阀流量特性

针对不同结构参数的锥型节流阀阀口,分别分析了三角形(45°,53°,60°)、U形、矩形节流槽的特征,推导了各自的过流面积计算公式,并依据节流阀流量压差特性试验,利用Matlab程序进行处理,获得了不同阀芯锥型节流阀的流量系数。研究表明:锥型节流阀的流量系数不仅与系统压力、阀口开度有关,还与节流槽的结构有直接的关系。锥型节流阀的流量系数随着压力的升高而增大;随着阀口开度的增大而减小。53°和60°三角形节流槽阀芯的流量系数稳定性要好于其他3种结构,45°三角形节流槽阀芯的流量系数最不稳定。     

2D数字压力阀

2D数字压力阀是采用阀芯的双运动自由度设计的导控型压力阀。该阀由阻尼管型的液压桥路和旋转自由度构成阀的导控级 ,控制着一个阀腔的压力 ,该压力与反馈到另一个阀腔的压力进行比较 ,所产生的不平衡力驱动阀芯线性运动从而改变阀口的大小 ,使的阀的出口压力与液压桥路的输出压力保持定值比例关系 ,并且不随阀口输出流量的变化而变化。阀芯的旋转运动由数字接口驱动 ,该数字接口由执行元件——步进电动机及数字阀控制器组成。控制器的核心部分为跟踪算法 ,该算法可以使步进电动机的输出角位移连续可控 ,这样可以同时保证阀的响应速度和控制精度     

2D数字压力阀

2D数字压力阀是采用阀芯的双运动自由度设计的导控型压力阀。该阀由阻尼管型的液压桥路和旋转自由度构成阀的导控级，控制着一个阀腔的压力，该压力与反馈到另一个阀腔的压力进行比较，所产生的不平衡力驱动阀芯线性运动从而改变阀口的大小，使的阀的出口压力与液压桥路的输出压力保持定值比例关系，并且不随阀口输出流量的变化而变化。阀芯的旋转运动由数字接口驱动，该数字接口由执行元件——步进电动机及数字阀控制器组成。控制器的核心部分为跟踪算法，该算法可以使步进电动机的输出角位移连续可控，这样可以同时保证阀的响应速度和控制精度。     

结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.     

Q—F5型高压微流量阀稳态特性研究

本文对Q—F5型高压微流量阀的稳态特性进行了理论分析和试验研究,讨论在减压阀口产生的热效应使节流阀前池温T_2变化的情况下,节流口流量系数和稳态液动力对流量稳定性的影响。     

内外爆气动开关阀

为了设计一种用于油井液位测量系统的气动高速大流量开关阀,利用小流量的先导高速开关阀驱动大通径的主阀芯.提出以控制腔的充放气过程中压力特性来描述该阀的动态特性.基于热力学、动力学、气压传动等理论详细建立数学模型,并搭建内外爆气动开关阀的实验平台来验证模型的正确性.对阻尼孔通径、控制腔体积等影响动态特性的因素进行分析和优化.结果表明,仿真与实验相符.增大控制腔体积可减小压力振幅幅度,但阀芯开启时间变长;而阻尼孔通径与先导阀通径的比值在0.13～0.27内系统的响应特性颇好.实验结果表明,该阀有效解决大流量与高切换速度之间的矛盾.     

P-Q复合阀调压静特性分析

2D数字式P-Q复合阀采用在同一个阀芯内,应用阀口的三通功能实现压力和流量控制。该阀的压力控制方法较传统的P-Q复合阀有较大的区别,即应用两个阀口构成串联阻力半桥来实现调压。同时对不同形状的调压阀口如何影响压力控制进行了分析比较,对压力线性输出的调压阀口形状方程进行了求解,得到压力线性输出的阀口形状,为P-Q复合阀和其它阀的设计提供一定的帮助。     

P—1复合阀调压静特性分析

2D数字式P－Q复合阀采用在同一个阀芯内,应用阀口的三通功能实现压力和流量控制。该阀的压力控制方法较传统的P－Q复合阀有较大的区别,即应用两个阀口成串联阻力半桥来实现调压。同时对不同开头调压阀口如何影响压力控制进行了分析比较,对压力线性输出的调压阀口形状方程进行了求解,得到压力线性输出的阀口形状,为P－Q复合阀和其它阀的设计提供一定的帮助。     

伺服阀主阀芯的建模与仿真

运用流场分析软件,对伺服阀主阀芯在阀口开口大小一定时的内部流场进行模拟仿真。仿真结果表明,阀口处压差是影响阀内部流场的主要因素之一。仿真所得阀口的速度场与压力场数据与伺服阀流量特性的理论计算结果一致,符合液体流动的规律。     

杠杆放大型直动式压电伺服阀动态特性

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。     

Design of a 70 MPa Two-Way Proportional Cartridge Valve for Large-Size Hydraulic Forging Press

For an ultra-high-pressure hydraulic transmission system of a large-size hydraulic forging press (LHFP), a 70 MPa two-way proportional cartridge valve has been developed to improve the power weight ratio of the hydraulic forging press. In this study, a nominal diameter 25 mm (DN25) cartridge valve is taken as the research object. A longer concentric cylindrical annular gap is set to effectively prevent the ultra-high-pressure oil from flowing to the pilot stage and a seated valve structure is set to form the linear sealing zone in the closing state of the main valve port. Electric-displacement feedback is adopted to realize precise control of the main valve port flow and the features of this valve are investigated. In order to verify the strength and static and dynamic characteristics, the finite element model and a simulation model of the valve proposed above are built. There is a little deformation which does not affect the main valve spool movement, and the main valve port flow meets the design demands. Then, the prototype of DN25 70TPCV is manufactured and a ultra-high-pressure experimental platform is developed. The experimental results show that the DN25 70TPCV designed in this study has the advantage of fast response, high control precision, and low leakage, which can meet the requirements of LHFPs.     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

溢流阀噪声的分析及对策

噪声是先导式溢流阀一个比较突出的问题，直接影响到液压系统的正常工作。通过分析溢流阀各类噪声的产生机理，指出先导阀的不稳定及主阀121结构不合理是溢流阀产生噪声的主要原因，并从溢流阀的设计、制造、使用及维护等方面提出了降低噪声的措施，强调了溢流阀正确使用及维护的重要性。     

压差反馈式液压冲击器的换向阀仿真

借鉴先导式顺序阀的工作原理,设计了一种压差反馈式液压冲击器的先导式换向阀.利用Matlab/Simulink软件,建立了该换向阀的仿真模型,并通过仿真研究,得到该换向阀前腔、后腔、先导阀腔的压力曲线和主阀芯、先导阀芯的运动规律.仿真结果显示,该换向阀基本能按照先导式顺序阀的工作方式工作,满足设计要求.     

小球式旋转直驱压力伺服阀卡滞机理研究

针对小球式旋转直驱压力伺服阀（BRDDPSV）静态测试卡滞问题,建立阀芯运动全局函数,包括基于缝隙流理论建立倾斜阀芯径向力模型,基于Coulomb摩擦理论建立阀肩触壁静摩擦-滑动摩擦模型. 理论解析曲线合理复现了静态测试卡滞问题：偏心驱动下阀芯逆时针旋转倾斜,右侧阀肩触壁,初始静摩擦导致阀芯卡滞,逐渐提升的电流水平克服摩擦形成阀芯运动超调. 为了保证电流指令与控制压力的近似比例特性,阀芯回拉复位,形成重复的正向驱动阀芯卡滞. 基于阀肩不触壁原则,获得阀芯是否卡滞阈值条件. 研究结果表明：增大阀芯与阀套初始半径间隙或减小小球偏离阀芯轴线的初始偏心量,均可以提高阀芯不卡滞的输出压力阈值;对于21 MPa系统压力及0~8 MPa输出压力的实际需求,在不改变其他参数的情况下,将初始半径间隙和初始偏心距分别调整为5.1 μm和0.2 mm,可以在维持原有性能的基础上获得阀芯运动全局不卡滞的最优解.     

压力跟踪阀建模、仿真与试验研究

在应用减振技术的大型液压装备中常常需要实现弹性元件内压力对执行器内压力的跟踪,以保证弹性元件与执行器接通时系统的平稳.为了简易、安全并可靠的实现这一功能,设计了一种压力跟踪阀,建立相应的数学模型及AMESim仿真模型.对阀的反馈环节进行分析并考察阀芯作用面积、阀口开度和阻尼器阻尼对阀动、静态特性的影响.当阀芯直径为16mm、阻尼孔直径为1mm且为零开口阀时,压力跟踪阀具有较好的动、静态特性.搭建相关试验台进行试验验证,结果表明:压力跟踪阀可以较好地实现压力跟踪功能,压力跟踪误差可控制在0.1MPa左右且压力跟踪稳定.应用了压力跟踪阀的系统可以有效的实现弹性元件与执行器之间的平稳切换.