旋转直接驱动式电液压力伺服阀机理及特性分析

提出并设计出一种旋转直接驱动电液压力伺服阀(Rotary direct drive electro-hydraulic pressure control servo valve,RDDPV),该阀通过偏心驱动机构将力矩电机旋转运动转化为功率阀芯的直线运动,进而改变进回油窗口节流面积比,输出相应负载压力;通过电机位置和输出压力的电反馈闭环实现伺服控制。建立RDDPV非线性数学模型,研究了偏心驱动机构参数对伺服阀动静态特性的影响,确定了阀的主要结构参数。根据理论分析结果制作RDDPV样机,并在试验台上测试了基本特性,试验结果与理论结果一致,表明该阀具有较高的动静态性能,可应用于飞机防滑刹车等稳准快性能要求较高的压力伺服控制系统。     

射流放大器的不对称性对偏转板伺服阀零偏的影响

针对偏转板伺服阀前置级放大器结构不对称导致零偏的问题,考虑两个接收腔结构尺寸不一致以及劈尖相对射流口不对称等因素,基于二维紊动射流理论建立了偏导射流放大器压力特性数学模型,分析了两个接收腔圆角、内角、喉部宽度不一致性以及劈尖相对射流口的偏移量对放大器压力特性以及零偏位移的影响。分析结果表明：由于接收腔圆角和接收腔宽度直接决定射流流出接收腔的面积,故接收腔圆角和宽度的不对称会对放大器零件产生较大影响,两接收腔圆角差值每增大10μm,会近似产生0.33μm的零偏,而两接收腔宽度差值每增大10μm,会近似产生1μm的零偏,接收孔内角的对称性和劈尖相对射流口的偏移则对放大器的零偏影响很小。减小两接收孔圆角和宽度的加工公差可以显著降低射流放大器的零偏,并提高射流放大器的一致性。     

某型伺服引气阀蝶阀压力损失分析

蝶阀作为伺服引气阀的主阀,其压力损失特性对于伺服引气阀的工作效率、流量控制精度以及下游涡轮起动机性能至关重要。建立了蝶阀压力损失计算的数学模型;通过计算流体力学数值计算方法获取了蝶阀流场总压分布情况,得到了不同工作环境和开启角度时的蝶板压力损失情况。结果表明,供气压力的升高增大了蝶阀压力损失,但不改变蝶阀和涡轮起动机上的压降分配比例;而蝶阀压力损失不受供气温度的影响。对海平面下不同开启角度的蝶阀压力损失进行了试验测试,验证了数学模型及数值计算结果的正确性。     

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.     

电反馈式伺服阀控制参数半物理整定方法

针对目前电反馈伺服阀控制参数整定周期长、调试效果不理想的问题,介绍一种电反馈伺服阀控制参数的半物理整定方法。采用计算机数值模型代替真实模拟电路对伺服阀机械液压部分进行实时反馈控制;通过更改虚拟参数,得到半物理最优控制参数,并以此为依据调节实际模拟电路。试验表明,该方法相比直接调节模拟电路参数的方法具有参数调节范围大、调试及观测方便、调试数据实时保存等优点,适用于伺服阀研制开发阶段的结构参数优化试验,可以快速找到与当前结构参数匹配的控制参数,为新型电液伺服元件的研制提供技术支撑。     

振动环境下射流偏转板伺服阀弹簧管疲劳强度分析

针对振动环境下伺服阀弹簧管存在疲劳破坏风险且难以量化评估的问题引入牵连惯性力,建立振动环境下射流偏转板伺服阀数学模型,求解弹簧管受力状态及其薄壁根部循环应力值;基于名义应力法,提出了极端振动环境下伺服阀弹簧管疲劳强度校核方法。以某型伺服阀为算例,校核结果表明,通油压时沿阀芯轴向100 g简谐加速度环境下,弹簧管薄壁根部应力幅值275 MPa,小于10⁸次对称循环疲劳强度（361 MPa）;不通油压时沿阀芯轴向RMS为20 g随机振动环境下,弹簧管薄壁根部应力幅值120 MPa,小于对应的疲劳强度（228 MPa）;即上述两种极限环境下弹簧管的失效循环次数均大于10⁸次。进行对应的简谐振动（1.44×10⁷次循环）和随机振动（5.47×10⁵次循环）环境试验,弹簧管未发生疲劳破裂,验证该弹簧管疲劳强度校核方法的可靠性。     

气动单喷嘴挡板阀特性分析

分析了由减压阀、电磁阀、固定节流孔、单喷嘴挡板阀、作动器构成的气动伺服机构模型。得到了结构参数对单喷嘴挡板阀单元的动静态特性的影响规律,取得了单喷嘴挡板阀压力恒定时的固定节流孔和喷嘴挡板节流口的节流面积比关系。