先导式大流量高速开关阀的关键技术研究

介绍了一种新型的先导式大流量高速开关阀。先导阀采用无弹簧复位式双电磁铁驱动,大大提高了先导阀芯的开、关速度;先导阀结构形式采用二位三通滑阀式结构,加快了主阀芯上腔压力的上升与下降速度,从而提高了主阀芯的开启/关闭速度。试验结果表明,该阀在进口压力8 MPa的情况下,主阀开启/关闭时间均在0.8～1.0 ms之间。在阀口压差为1 MPa的情况下,测得的流量大于49.68 L/min。     

π桥电液比例溢流阀负载特性

设计一种以G型π桥液阻网络为先导控制回路的新型电液比例溢流阀,分析该阀的工作原理,确定该阀的结构及设计参数。建立由π桥电液比例溢流阀液阻的流量压力方程和阀芯力平衡方程构成的稳态特性方程组,通过对稳态特性方程组的线性化处理,得到表述π桥电液比例溢流阀稳态流量压力特性的解析表达式,并由此推导出该阀在理论上实现调压偏差为零的参数表达式,为该阀的参数设计提供正确的计算方法。用数值计算方法计算液阻参数不同时的π桥电液比例溢流阀负载特性。研制π桥电液比例溢流阀样机,完成该样机在不同液阻参数条件下的稳态特性试验。试验与理论研究结果表明,π桥电液比例溢流阀具有比传统电液比例溢流阀更好的负载 特性。     

高速电液执行器的性能仿真及研究

针对高速开关阀流量限制导致的单高速开关阀驱动的电液执行器响应速度慢的问题,在对应用于活塞式变排量压缩机上的高速电液执行器进行性能分析的基础之上,提出了高速开关阀作为先导阀、二级机械阀作为配流阀的方案,建立了数学模型,并进行了仿真.仿真结果证明,电液执行器的响应时间可以满足实际工况要求,同时电液执行器采用先导式结构,系统只需要输出一个高速开关阀的开关信号即可控制配流阀门的启/闭,与多高速开关阀并联驱动相比,减少了电控阀的数量,提高了系统可靠性.     

基于ANSYS Workbench先导式减压阀导阀膜片的研究

针对先导式减压阀导阀膜片的运动状态，通过数学建模及ANSYS Workbench有限元分析，计算出膜片的挠度在径向的变化曲线，并求得0.5 MPa下膜片的应力变化曲线以及不同二次压力下最大应力的变化趋势。同时利用S-N曲线，对膜片的疲劳寿命进行有限元分析。研究结果对先导式减压阀的优化设计具有理论指导意义。     

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。     

2D伺服阀矩形先导控制阀口气穴特性研究

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响,运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明,在出口压力低于1 MPa时,阀口处会出现气穴现象,且因气穴指数σ较小,故在弓形感受通道会出现气泡现象,出口压力高于5 MPa时,无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在;随着入口流速增加,阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加;在出口压力0.1 MPa情况下,随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明,2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴,对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。     

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。     

先导式电液比例溢流阀的动态特性研究

以先导式电液比例溢流阀为研究对象,并结合其工作原理建立仿真模型,对先导式电液比例溢流阀动态特性进行研究分析。通过改变主阀上腔容积和固定阻尼孔R₁和R₂的孔径对溢流阀主阀口进口压力,先导阀口压力动态仿真曲线进行比较与分析,为溢流阀的研究设计和性能优化提供参考依据。     

数字比例阀先导级输出压力调节特性研究

用高速开关阀组建数字比例阀的先导级,通过对高速开关阀的输入电流脉冲信号进行调制实现对先导级输出压力的比例控制.建立了先导级输出压力比例控制的数学模型,分析了脉冲调制方式和先导级各油路液阻对输出压力调节特性的影响,利用AMESim组建先导级的仿真模型.仿真结果可为先导级的设计提供相关参考.     

先导式高速开关阀的优化设计与动态仿真

针对一种主阀为滑阀结构的先导式大流量高速开关阀控制腔面积的优化设计问题,首先对主阀芯进行了动力学分析,得到先导阀与主阀之间参数匹配的优化目标函数,依据该目标函数对一个具体的先导式大流量高速开关阀的控制腔面积进行优化设计。为验证理论优化的结果,基于AMESIM平台建立了该先导式大流量高速开关阀的精确仿真模型,通过动态仿真对控制腔面积进行优化,所得结果与理论分析优化的结果基本一致。研究结果表明,主阀芯换向时间与控制腔面积之间为非单调关系,存在一最佳控制腔面积使主阀换向时间最短。     

先导式电液比例阀非线性位置自适应补偿控制

为了提高先导式电液比例阀的位置控制性能,解决大批量先导式电液比例阀生产带来的不一致性问题,首先,建立了比例阀的非线性数学模型,针对比例阀死区不一致且难检测的问题,提出死区在线检测方法,采集主阀开始运动时的先导阀电磁铁电流值来表征死区大小,将当前死区值通过上位机在线读出并进行补偿;然后,针对普通PID固定增益带来的控制效率和精度低下的缺点,设计了基于死区在线检测的模糊PID自适应位置控制器,实时动态调整控制器各项参数;最后,基于MATLAB软件和先导式电液比例阀测试平台,验证所提出的控制方法的有效性。研究结果为先导式电液比例阀的批量化生产奠定了理论基础。     

高压气动压力流量复合控制数字阀压力特性研究

气体的可压缩特性使得压力和流量可以通过同一个阀门进行控制,为此提出了一种高压气动压力和流量复合控制数字阀,该阀包括八个二级开关阀,通过控制器和压力传感器构成压力闭环反馈控制,二级阀阀口采用临界流喷嘴结构以减少压损。在介绍阀门结构和工作原理的基础上,对二级开关阀阀口面积的编码方案进行了研究,并利用仿真软件AMESim建立了系统模型。仿真结果表明,该复合控制阀能够实现快速准确且稳定的压力输出,气源压力为20 MPa的情况下,输出压力的范围为1~19 MPa,稳态偏差在±01 MPa 以内,具有较好的压力控制特性。     

氮气式水击泄压阀试验平台设计和试验研究

为实现对氮气式水击泄压阀的功能和关键性能进行充分研制试验,设计并搭建了一种能够满足工作压力高、流量大等试验条件的液流试验平台,并在试验过程中设计了包含设定压力、响应时间和设定压力误差试验在内的四项试验验证方法。根据所设计方法分别对型号为200YXY-100D的氮气式水击泄压阀主阀在氮气腔压力为1,2,3,4,5 MPa工况下试验平台进行验证试验。结果表明所设计液流试验平台和试验方法能够充分验证氮气式水击泄压阀和氮气供应系统结构强度、密封性能、动作可靠性和整阀系统的可靠性。     

大流量电液换向阀的动态特性试验与仿真研究

针对大流量电液换向阀主阀在冲击载荷作用下的断裂失效问题,在对其结构和性能分析的基础上,建立了二位三通电液换向阀开闭过程的动态特性数学模型,对电液换向阀的动态特性进行了试验和仿真分析。根据分析结果,运用能量法对冲击载荷进行了定量分析,得到了主阀各个工作阶段的最大冲击应力,为研究主阀零件在多冲载荷下的变形及失效,提高阀的使用寿命和安全性提供了依据。     

Water Hydraulic 2/2 Directional Valve with Plane Piston Structure

Due to the fire resistance and environmental compatibility, using water as the working fluid in hydraulic circuits is receiving an increasing attention by both manufactures and users. This hydraulic directional valve is developed. When new water hydraulic directional valve is designed and manufactured, this paper introduces a water hydraulic 2/2 directional valve and its principle. The valve is composed of a hydraulically operated seat valve and a magnetic 3/2 direction valve. Aimed at the serious leakage and impact generating easily in reversing suddenly, an improved structure of water space seal is changed to direct seal, compaction force between main valve spool and main valve pocket was logically designed and damper in pilot valve port is matched with sensitive cavity in main valve. From the view of flow control, the methods of cavitation resistance of the directional water hydraulic valve are investigated. The computational fluid dynamics approaches are applied to obtain static pressure distributions and cavitation images in the channel of the main stage of the valve with two kinds of structure. The results show that the method of optimized spout can effectively restrain cavitation. The work provides some useful reference for developing water hydraulic control valve with the Dower noise and lower vibration. Meantime, the structural parameters are optimized on the basis of information obtained from simulation. Static test, dynamic test and life test are accomplished, and the results show that the water hydraulic directional valve possesses good property, its pressure loss is 1.1 MPa lower, switching time is shorter than 0.025 s, and its strike crest is 0.8 MPa lower. The valve possess fine dynamic performance with the characteristic rapidly action and lower implusion.     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

Examination of cavitation-induced surface erosion pitting of a mechanical heart valve using a solenoid-actuated apparatus

Several factors, including peak dp/dt of the ventricular pressure and maximum closing velocity of leaflet have been studied as indices of the cavitation threshold. In the present study, just before closing velocity of the leaflet has been studied as indices of the cavitation threshold, and cavitation erosion on the surface of a mechanical valve was examined by focusing on squeeze flow and the water hammer phenomenon during the closing period of the valve. A simple solenoid-actuated test device that can directly control the valve closing velocity was developed, and opening-closing tests of 3,000 and 40,000 cycles were performed at various closing velocities. There was a closing velocity threshold to occur erosion pitting of valve surface, and its value was about 0.4 m/s in this study. Cavitation-induced erosion pits were observed only in regions where squeeze flow occurred immediately before valve closure. On the other hand, the number of the pits was found to be closely related to an area of water hammer-induced pressure wave below the critical pressure defined by water vapor pressure. Therefore, it was concluded that cavitation is initiated and augmented by the two pressure drops due to squeeze flow and water hammer phenomenon, respectively.