基于多场耦合的先导式电磁开关阀特性研究

电子稳定控制系统(ESC)是提高汽车行驶稳定性和主动安全性的关键装置，旨在提高ESC液压系统的控制精度，对其核心部件先导式电磁开关阀的相关特性进行深入研究。建立了先导式电磁开关阀多场耦合的数学模型，包括机械模型、电磁场模型、液动力模型和热力场模型；分析了气隙、电流、温度等因素对电磁力的影响，并通过试验验证了理论模型的正确性。结果表明：电磁力随气隙和温度分别呈非线性变化，一定范围内，随电流呈线性关系；当气隙超过0.8 mm时，电磁力几乎不随气隙变化，呈现比例电磁铁的特性。另外，在试验中得到了先导阀两端压差对电流、压力、流量响应的影响。     

安全阀用电磁先导阀的流通特性分析

电磁先导阀作为安全阀的先导驱动机构，其流通特性对安全阀的功能和性能至关重要。通过SOLIDWORKS软件对电磁先导阀进行了流体仿真分析，并与实体流量试验结果进行了对比。结果表明：仿真分析结果和实验结果基本一致，表明该方法适用于此类产品的分析。     

一种大流量高速开关阀的设计与实验研究

介绍了一种采用2D伺服阀作为先导控制级的双节流口并联输出结构的大流量高速开关阀的工作原理,通过理论分析和产品样机试验,研究了开关阀的泄漏特性、阀芯运动过程动态特性、阀口流动特性,并结合试验数据阐述了大流量开关阀设计中需注意的问题。该开关阀在10 MPa工作压力下,阀口开启时间约15 ms,进出口压差为2 MPa时的流量达到3000 L/min。     

高速开关阀电磁滞后特性的联合仿真研究

以某型电子限滑差速器中的高速开关阀为研究对象,介绍了高速开关阀的基本结构、工作原理、电磁滞后特性及其对阀芯动态过程的影响,并建立了高速开关阀整体的数学模型。在MATLAB/Simulink中搭建电、磁部分仿真模型,在AMESim中搭建机、液部分仿真模型。运用Simulink-AMESim联合仿真,研究了线圈匝数、驱动电压和初始气隙对电磁滞后特性的影响。结果表明:线圈匝数增加时,关闭/开启电磁滞后时间均增加;驱动电压增加时,关闭电磁滞后时间缩短,开启电磁滞后时间增加,且当驱动电压低于9. 1 V时,阀芯无法关闭;初始气隙增加时,总电磁滞后时间先延长后缩短。     

电磁先导阀阀芯故障的分析及处理

介绍了电磁先导阀的工作原理,分析了电磁先导阀阀芯磨损的原因,论述了零部件结构改进方法。     

电控汽油喷射器参数优化及性能测试研究

在某型电控汽油喷射器基础上,通过对线圈匝数、不同磁导率下电磁场分布、工作气隙厚度及其位置等电磁参数及结构参数的优化,对电控喷射器进行了改进设计,增大了电磁力;开发了开启时间与关闭时间的测试系统。试验结果表明,该喷射器开启与关闭的滞后时间分别为1.65ms和0.5ms,与原汽油喷射器相比分别缩短了8%和9%,提高了动态响应性能。     

基于双角气隙的大推力凸缘式双向驱动盘式电磁铁研究

针对电液控制系统对电-机械转换器强电磁力和双向驱动性能的需求,提出一种大推力凸缘式双向驱动盘式电磁铁,通过引入径向工作气隙,形成双角气隙磁通,减小了磁路中的磁阻,解决了平面式盘式电磁铁随着工作气隙的增大,磁阻增大,电磁力迅速减小的缺点,实现了大推力特性。通过建立二维静态磁场仿真模型,分析其不同行程下的磁场分布情况,探讨主要结构参数对其静态特性的影响规律并进行双参数变量影响分析。试验结果与仿真结果基本吻合,结果表明在0.45 A(5.4 W)额定电流激励时凸缘式双向驱动盘式电磁铁在1 mm行程内电磁力均在58 N以上,与平面式双向驱动盘式电磁铁相比,电磁力明显提高。     

矿用电磁先导阀驱动策略

针对液压支架矿用电磁先导阀存在动态响应速度慢、维持阶段功率损耗大等问题,在不改变电磁铁机械结构的情况下,对驱动策略进行了研究。在分析了电磁铁工作原理的基础上,通过Ansoft Maxwell软件搭建电磁铁的仿真模型进行静态特性仿真,把得到的电磁仿真数据结果导入AMESim仿真模型中进行动态分析,并通过实验验证了仿真模型的正确性;分别研究了双极性电压控制、三电压控制和PWM维持占空比控制方式下的电磁先导阀动态特性,并对仿真结果进行了分析。结果表明:双极性电压的控制方式可以明显提升电磁先导阀的动态响应,而三电压和PWM维持占空比的控制方式在提升动态特性的基础上,还有效降低了功耗。     

核电站稳压器喷雾阀核级气动执行机构的研究

对核电站稳压器喷雾阀的核级气动执行机构进行了研究,分析了执行机构的工作原理及控制反馈过程,对性能特性进行了测试。该执行机构为90°角行程,全行程运行时间在5 s内,在开启位置时实际力矩值大于理论力矩值(192 N·m),在关闭位置时实际力矩值大于理论力矩值(215 N·m),可见该执行机构全行程运行时间短,输出力矩稳定。     

核电主蒸汽阀站中电磁先导阀的动态响应仿真研究

针对核电主蒸汽阀站中关键部件之一——大气释放阀前置隔离阀在实际工况中常出现响应超时的问题,采用数值仿真软件Fluent中的动网格以及用户自定义函数技术,对控制其启闭过程的电磁先导阀动态响应过程进行了研究。首先,研究了电磁先导阀中先导结构的动态响应过程以及阀杆的受力情况;然后,研究了电磁先导阀中主阀的动态响应过程以及主阀泄压时阀内的压力和速度分布情况;最后,综合两个动态过程,分析了电磁先导阀整阀的运动时间。研究结果表明,电磁先导阀的运动时间为8.5 ms,其中先导结构的运动时间占比较小,85%的时间集中在电磁先导阀主阀动作过程。该研究结果可对前置隔离阀响应时间的优化提供参考。     

影响高速开关阀响应特性的主要设计参数分析

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要设计参数。结果表明:线圈匝数对高速开关阀响应速度的影响最大,当线圈匝数增加67%时,高速开关阀开启时间延长27.8%,关闭时间延长11.6%,总响应时间延长21.6%;线圈内阻、阀芯质量与复位弹簧刚度3个因素对高速开关阀响应速度的影响次之,环形接触面积对高速开关阀总响应时间影响较小,磁轭壁厚对高速开关阀运动各阶段响应时间基本没有影响。     

脉宽调制先导级高速开关阀特性研究

在大型工程机械和农用车辆上,广泛采用电液比例阀作为工作装置控制元件。PWM先导级高速开关阀在100 Hz时良好的开关性能是决定电液比例阀性能的重要因素。该研究建立了高速开关阀的数学模型,并应用基于Simulation X系统的PWM高速开关先导阀的仿真模型,对高速开关阀阀芯位移响应特性进行研究,分析了弹簧刚度、工作气隙、衔铁质量、线圈电流等参数对阀芯位移响应的影响以及高速开关阀的流量特性,给出流量控制时PWM占空比的修正公式。     

先导型膜盒式大排量疏水阀的设计

运用流体力学理论，阐述了影响先导型膜盒式大排量疏水阀动作灵敏性和稳定性的因素；对该阀的主阀与先导阀开启、关闭动作协调问题进行了理论分析与试验研究，并推导了相应的经验公式。     

CFX仿真分析技术在止回阀阀板抖动故障处理中的应用

针对管路系统试验泵出口止回阀运行过程中出现的阀板抖动故障进行分析,根据系统运行工况和阀门阀板结构特点,运用CFX软件对该止回阀阀板进行仿真分析。通过开展阀板的开启角度和水力特性进行分析计算,对阀板不同开启位置时对应的阀门阻力系数、阀板所受合力矩(水动力矩、重力矩)等参数进行对比。对比结果表明,该止回阀阀板在不同开启角度时,其阻力变化情况与阀板所受的驱开力矩存在一定对应关系,在此基础上微调了该阀门阀板的全开角度,并进行试验验证,试验结果证明了所提出的解决方案有效。     

核一级先导阀探测波纹管泄漏原因分析

某三代核电示范工程的稳压器安全阀采用热态结构设计，阀门由主阀和先导阀组成，主阀执行超压保护和关闭隔离功能，先导阀驱动主阀启闭动作，探测波纹管是先导阀的核心部件。在机组调试期间出现探测波纹管泄漏问题，会造成主阀异常关闭且无法恢复开启，导致阀门不可用和机组后撤。通过制定波纹管切割和分析方案，从SEM观察、基体成分分析、金相组织分析和应力分析等角度进行综合研究，发现波纹管泄漏原因为：小波纹管制造时焊接位置热影响区形成了裂纹，运行期间介质压力波动使裂纹发生疲劳扩展进而产生贯穿性裂纹，导致波纹管泄漏失效。在此基础上提出了波纹管成型后表面质量检验、波纹管动态弯曲试验和介质压力波动状态下的疲劳试验等改进措施，为后续波纹管质量控制提供参考，提升核电机组运行的安全稳定性。     

某燃油泵安全活门启闭特性研究

对某燃油泵安全活门启闭特性进行研究。由于某型燃油泵安全活门开启压力与安全活门达到公称流量时的调定压力之间的差值偏大，导致安全活门启闭特性不好。为解决上述问题，对该安全活门的结构、功能和工作原理进行分析。通过对其启闭特性进行计算和仿真分析，发现主阀直径、主阀阻尼孔直径、主阀弹簧刚度、先导阀阻尼孔直径以及回油管路直径等参数对其启闭特性有一定的影响。最后根据机理分析结果来优化安全活门的主要结构参数，达到改善安全活门启闭特性的目的。     

先导阀弹簧力测量工具及测量方法改进

田湾核电站所使用的主蒸汽阀组电磁先导阀及弹簧先导阀，在实施解体维修以后，需要测量先导阀的预设弹簧力、弹簧先导阀的设定值。本文介绍了田湾核电站主蒸汽阀组先导阀弹簧力测量工具和测量方法，存在不足，改进措施和取得的效果。     

压电泵用截止阀设计与性能测试

为设计出适用于压电泵的被动截止阀,对压电泵用阀的设计要求和阀的工作条件进行了理论分析与阐述,并应用上述理论分别设计了悬臂梁阀、轮式平板阀和伞形橡胶阀等三种不同的结构压电泵用阀。理论分析了三种阀的静态过流特性,确定了各种结构尺寸因素对阀工作性能的影响。建立了测试被动截止阀性能的试验方法,并对所设计的三种阀的最小开启压力和静态过流能力进行了试验测试。试验结果表明,所设计的三种阀在0.2 kPa工作压力时都已开启工作,在静态过流能力上橡胶伞形橡胶阀与轮式平板阀比较接近,悬臂梁阀最差。将三种阀安装在结构相同的压电泵中,测试了安装三种阀泵的输出能力,结果显示,安装伞形橡胶阀压电泵的输出流量最大,轮式平板阀次之,悬臂梁阀最差。     

线性高速开关阀的设计及验证

受限于成本原因,电控液压制动系统中多使用高速开关阀,但在液压阀开关控制中电磁阀的敲击噪声、液压冲击噪声和压力波动造成制动控制品质和精度劣化,因此通过脉冲宽度调制控制实现高速开关阀线性化调控性能是此类高速开关阀的设计关键。高速开关阀动态运动特性受瞬态液动力、非线性电磁力与机械惯性、弹簧力综合作用,电磁阀动力学特性决定其线性调控工作范围窄,需要系统设计电磁阀系列结构力学参数,才能实现电磁阀阀口一定开度范围内的多种非线性力的线性化变化。为此,建立高速开关阀与液压控制单元的动力学模型与联合仿真模型,通过仿真与试验验证,分析出阀座锥角、节流孔径、气隙大小等结构参数对电磁阀线性特性的影响。从而设计出合理的电磁阀结构参数,并应用于一款液压控制回路中,实现线性工作范围的拓宽,满足汽车制动安全控制的要求。     

燃油喷射器电控性能的改进设计研究

在电控喷油器电磁动态工作性能研究基础上,分析了影响电磁动态特性的主要因素。通过测量驱动电路中串联小电阻的电压变化,得到电磁线圈电流响应特性。线圈安匝数和磁极气隙是影响电磁动态特性的主要因素。结合实验结果提出喷油器结构改进设计原则,对结构改进后的喷油器电磁响应特性进行了实验验证。结果证明电磁响应特性得到了提高,开启响应时间由原来的1.4 ms提高到1.1 ms,关闭响应时间缩短1.4 ms。