滑阀副配合对伺服阀性能的影响研究

电液伺服阀按结构形式可分为喷嘴挡板伺服阀、射流式伺服阀和直接驱动伺服阀,主要区别在于前置级选取了不同的液压放大器。一般均采用圆柱形滑阀副作为第二级功率放大级,滑阀副的性能同样直接影响伺服阀的性能。为此,从零开口、正开口、负开口形式的轴向配合和径向配合组合方面,分析了伺服阀滑阀副配合对伺服阀性能的影响。同时,分析非对称滑阀副开口对伺服阀性能的影响,并通过实验验证了分析结果。     

液压伺服系统讲座(九) 第三章 伺服阀与液压放大器(续)

3-3 滑阀的分类及特性滑阀是工程中最常用的液压放大器,不仅伺服阀的前置级和所有伺服阀的功率级采用滑阀,而且所有液压压力或扭矩放大器都采用滑阀。其性能的好坏直接影响着整个液压伺服系统的性能。 (一)滑阀的分类1.按其结构形式分:圆柱滑阀、旋转滑阀和平板滑阀。其中圆柱滑阀最普遍。平板滑阀是为解决圆柱滑阀制造困难而出现的新式结构。转阀应用也很早,但开启力较大。2.按节流缝隙(工作边)的数目分:单边、双边和四边滑阀,如图3-23(a)、(b)、(c)所示。四边阀的性能最好,双边次之,单边最差,故四边阀应用最多。但四边阀制造最难(三个轴向、一个径向配合尺寸),双边次之,单边最简单。     

四边滑阀控制液压缸传递函数的一种求解方法

在关于液压控制系统的著作中，对四边滑阀对称液压缸(或液压马达)伺服系统，已有详尽分析和论述，但关于四边滑阀非对称液压缸伺服系统的论述却不多，且关于非对称阀控制非对称缸的传递函数的求解又有不同的论述^[1]-[4]，本文试用一种方法求解四边滑阀控制液压缸的传递函数，对这一类问题加以补充。     

四边——差动随动系统静特性和动态稳定性的研究

本文试图从理论分析和试验研究两个方面找出四边——差动、四边——对称这两种系统的异同。理论分析的前提条件:1.滑阀处于几何对称位置时,各开口量皆为δ_0;2.忽略阀的内、外泄漏;3.未考虑滑阀上所受之射流力和弹簧力的影响;4.认为阀进口压力恒定,不随流量变化而变化;5.在计算中,考虑油的可压缩性、管路的变形、油流的惯性、油内气泡等因素的影响;6.考虑随动重量、差动面积的影响;7.对系统非线性因素,按“微小偏差法”进行线性化。     

多路阀滑阀节流槽计算方法研究

工程机械上,多路阀常通过在阀芯节流边加工不同形状的非全周开口节流槽以满足不同阀芯流量控制特性。由于非全周开口节流槽复杂多变的结构特点,传统而相对简单的截面面积计算公式难以完成面积精确的计算。利用CFD仿真软件,对双U节流槽的三维流场压力进行仿真分析,推导了面积与压力变化之间的关系,并根据节流槽液体流动结构形式确定了局部压力损失系数,得到非全周开口计算面积与节流槽结构参数之间的关系方程。通过AMESim软件进行液压系统仿真分析,并最终通过试验进行了验证。研究发现通过该方法能快速准确地完成各种非全周开口滑阀开口面积的设计,对非全周开口滑阀流量设计、液动力预测及其振动和噪声的控制具有重要意义。     

斜劈肩型滑阀助力器的特点及其零位放大系数

本文介绍了一种所谓斜臂肩型非线性控制边滑阀控制的液压助力器，并讨论了实际零开口情况下的该滑阀的零位流量放大系数，流量－压力放大系数和压力放大系数的确凿     

液压滑阀径向间隙内温度分布的研究

针对液压滑阀在使用过程中因节流发热而发生的阀芯卡死现象,建立了CFD(Computational F lu id Dynam ics)模型。对不同工作压力、不同径向间隙以及不同开口的间隙内温度分布进行了解析,得到了各种情况下径向间隙内的温度场分布,并对计算结果进行了分析,得出工作压力、径向间隙和开口大小对径向间隙内温度分布的影响,为滑阀设计提供了理论参考。     

基于AMESim的典型滑阀阀口快速建模方法

液压滑阀阀口结构形式多样,阀口过流面积和水力直径计算繁琐,建模仿真复杂,在AMESim仿真环境中,这些问题可以得到较好的解决,但目前相关介绍的文献比较少,没有详细的阐述。作者结合前人的研究成果,对圆周开口、常见非圆周开口、组合型缺口、异形缺口滑阀阀口模型进行了分析,详细阐述了如何在AMESim仿真环境中快速搭建不同形式滑阀阀口的建模方法。以某工程机械多路阀的主阀为例,建立了其AMESim仿真模型。对于主阀芯的异形缺口阀口,采用MATLAB与AMESim联合建立。经过仿真分析,并与该控制阀样本比较,流量特性曲线基本一致,符合建模仿真要求。该研究结果为液压滑阀的设计、系统的动态特性分析等提供了一定参考。     

滑阀式换向阀结构参数最优设计

本文通过滑阀式换向阀结构尺寸的研究,对其设计方法提出了部分规律性的理论观点;指出了阀芯的换向行程、阀体的沉割槽宽度、槽间壁厚以及阀的开口量、封油长度之间的关系;给出了不同滑阀机能的特殊轴向尺寸的确定方法。借助于这些方法,在滑阀的结构没计中,在保证水力损失和容积损失最小的基础上,准确推算出各轴向尺寸的最佳值。     

射流管式伺服阀滑阀轴向配磨及零位特性测试系统的研究

射流管式电液伺服阀因抗污染能力强、灵敏度高、失效对中等特点,被广泛应用于航空、航天、船舶及民用等领域。介绍滑阀轴向配磨及零位特性测试系统的测试原理,利用系统建模与仿真软件AMESim建立了滑阀轴线配磨及零位特性的仿真模型,分析滑阀组件四边在不同重叠量下的配磨曲线及零位特性曲线。搭建滑阀轴向配磨及零位特性试验台,验证了滑阀轴向配磨及零位特性试验台的可行性及功能性,对提高伺服阀制造工艺水平,进而提升伺服阀生产效率有着重要意义。     

液压运输车制动平衡阀先导液阻网络研究

为了降低液压运输车在复杂工程路面行驶过程中出现时候的速度异常波动,利用半桥液阻网络对马达进口压力与平衡阀先导压力进行分离,调节平衡阀开启的实际先导比。针对平衡阀先导压力进行稳定控制,提高了行走马达流量稳定性。应用流体力学理论,建立平衡阀动态数学模型并进行系统仿真分析。分析结果表明:应用半桥液阻网络能够有效减小先导压力波动,使平衡阀阀芯位移相对稳定,当阻尼孔A与阻尼孔B直径同为0.6 mm时,行走马达流量平稳性提高了71.6%。     

采用外泄式提高先导式溢流阀的定压精度

针对节流调速回路实验中出现的先导式溢流阀定压精度低的情况,分析回路和溢流阀的结构,确定了把先导式溢流阀的内泄式改为外泄式的解决方案。并在内泄式和外泄式两种情况下对溢流阀进行了启闭特性试验。对比试验结果表明:采用外泄式可以明显改善先导式溢流阀的静态性能,提高溢流阀的定压精度。研究内容对生产实践有很好的指导意义,提供了一种简单实用的改善设备性能的方法。     

G型π桥溢流阀试验研究

以π桥液阻网络理论为指导，研制了G型π桥溢流阀，对其稳态和动态特性进行了试验研究，研究表明，改变G型π桥溢流阀先导回路的液阻参数，可使该阀的稳态调压偏差△p为正、为零，也可以为较小的负值。在△p为正和零时，该阀具有良好的动态特性。当△p从零向负的方向增加时，其动态特性逐步变差并很快趋向不稳定。     

基于AMESim的先导式溢流阀静态性能的仿真和优化

根据先导式溢流阀的原理,对其进行了抽象和简化,并在AMESim HCD库中建立了先导式溢流阀的仿真模型。针对先导式溢流阀传统设计方法中存在的问题,提出了一种先导式溢流阀参数优化的新思路,并通过DB10-2-L5X/35型先导式溢流阀进行了应用验证。     

一种比例换向阀先导级用高速开关阀运动特性分析

为研究一种用于比例换向阀先导级的高速开关阀运动特性,通过编写UDF程序控制流体力、弹簧力和电磁力共同作用下的阀芯运动;通过动网格技术实现阀的流固耦合仿真,并获取阀芯精确的运动情况以及瞬态流场的变化。结果表明：编写的UDF程序能够精确地模拟实际工作时的阀芯运动状态,获得阀的开启时间为1.8 ms。该研究方法能够获得高速开关阀精确的运动特性,为高速开关阀产品的优化提供指导。     

阀套开槽对二维阀空化噪声的抑制

二维阀将先导级和功率级集成在一个阀芯上,易于实现阀的快速工作和高频响应,具有结构简单、性能稳定、功重比大等优点。针对二维阀先导级的空化流动,采用计算流体力学方法进行分析。以二维阀先导级结构为研究对象,利用Fluent软件进行数值模拟,对比研究不同阀套结构下阀内流场的流速变化、压力分布、气体体积分数等流动特征。结果表明,在阀套斜槽两侧面开U形槽后,空化现象有所减弱,表现为分析面的射流速度降低,斜槽底面的气体体积分数下降,说明开U形槽后,改变了阀套斜槽内的速度流线,削弱了高速射流流体剪切流动的效果。通过进一步分析阀套斜槽内所设监测点的噪声频谱,发现阀套斜槽两侧面开U形槽结构与原结构相比,在斜槽区空化最严重的后部,噪声降低了10 dB;在模型出口处,噪声降低了3 dB;在斜槽中部,噪声声压级略有增加。说明在阀套斜槽两侧面开宽深比为2.2的U形槽确实能降低二维阀先导级因空化引起的噪声。     

基于AMESim的压力调节器结构优化

针对现有某型涡桨飞机发动机的防冰系统配套压力调节器在真空环境下出口压力衰减及不能反馈开关位置信号的问题,采用真空波纹管结构对压力调节器先导阀进行结构改进,保证先导腔压力的稳定,并利用AMESim软件对压力调节器进行性能仿真,计算蝶板在正常工作压力状态下的最小开启角度,以此对微动开关进行调整,实现全部工作区下位置信号指示。试验结果表明：在真空环境下,真空波纹管结构压力调节器出口压力相对于地面环境波动较小,可满足要求; AMESim软件对蝶板开启角度的计算结果较为可靠,为开关状态信号的设置提供了有力支撑。     

反向冲击下的液控单向阀多级节流特性研究

为了改善大流量液控单向阀在反向开启时的冲击特性、减小振动与空化、减少卸载时间。选取了3种不同结构的主阀芯,以冲击压力30 MPa、流量1 000 L/min作为基本参数,通过Fluent软件进行气液两相流分析,在此基础上对空化作了探讨并进行了实验验证,同时通过冲击实验系统对不同主阀芯的动态特性进行了研究。仿真结果表明:流体在流经阀芯区域时压力明显降低,且通过阀芯节流口时,由于过流面积突然变小,流速增大,在主阀芯侧产生了空化区域,而且阶梯式的节流结构能有效减小空化的区域、降低空化的产生。实验结果表明:冲击卸载时阶梯式的主阀芯压力振动较小,为28.41 MPa,流量上升梯度为4.86×10~5L/min~2,卸载时间为711 ms,说明其开启更加迅速,动态性能更优越;同时说明阶梯式的节流结构可以有效减少液控单向阀在卸载过程中的压力振动,提高响应速度,增强冲击性能,降低空化,验证了仿真的正确性和空化指数的合理性。     

低压透平电液调节系统的建模及仿真研究

以某种低压透平电液调节系统为例,分析其多级放大结构的耦合特点,以及应用伺服随动反馈控制先导级滑阀阀口和主滑阀阀口开度变化的机制,建立该系统的数学模型,并采用MATLAB/Simulink对其进行仿真。搭建低压透平电液调节系统试验台,试验结果表明:利用该模型获得的试验结果与仿真结果吻合性较好,验证了该数学模型的正确性和可行性;适当减小主阀芯弹簧刚度以及油缸有效面积,可在不影响稳态输出精度条件下,明显提升低压大流量系统的动态响应速度;减小先导阀弹簧刚度,可在响应速度不变的条件下,减小对控制油压的响应时间,使静态输出特性曲线零位死区减小;给出了能提高系统动态响应速度的优化参数取值。研究成果可为低压大流量伺服控制系统的设计及优化提供参考。