综述了双变量电动静液作动系统近20年来的发展历程和研究现状.重点从作动系统的结构创新、数学建模与仿真方法、控制策略3个方面论述了双变量电动静液作动系统研究所取得的主要研究成果.探讨了双变量电动静液作动系统换向方式选择、量化特性分析、热控制与动态性能提升等目前亟待分析解决的问题,同时指出上述问题将是该型作动系统的未来重点研究方向.

为找到干扰偏导射流伺服阀正常工作的因素,对偏导阀前置级射流喷嘴到偏导板V形槽之间的流场进行分析.利用动量定理,建立前置级V形槽斜面受冲击时的受力模型并确定前置级液动力随偏导板位移变化的关系式.针对偏导阀前置级液动力的测量难题,设计一套高精度的前置级液动力测试平台.基于该测试平台,采用特定的液动力测试方法,最终可达到对前置级液动力进行间接测量的目的.结果表明前置级液动力的测试值与计算值一致,即V形槽斜面受冲击时的液动力随偏导板位移的增加而逐渐增大,证明了计算方法与测试实验台的可行性.为该类伺服阀的结构设计和参数优化提供参考.

针对伺服阀控非对称液压缸系统存在的非线性特性,根据液压系统工作原理,应用功率键合图建模理论,建立了阀控非对称缸位置系统的键合图模型.通过模型仿真及试验结果对比,验证了模型的准确性,为应用各种控制策略改善系统性能提供了理论基础.

针对偏转板射流式伺服阀前置级液动力的计算与检测问题,提出了基于矩形喷口和接收器的前置级节流模型,推导得出了液动力简化计算公式。从射流角度出发,建立了伺服阀前置级的二维流场模型,提出了两种基于仿真离散数据的稳态液动力的计算方法,即动量定理法和压力差法,进行了某型伺服阀的液动力计算。设计了前置级液动力的自动化测试系统,实现了对液动力的测量。仿真与试验表明,理论公式、基于离散数据的数值计算以及试验结果基本一致,从而为此类伺服阀的开发与优化提供了可行的方法和技术。

为了找出伺服阀的温漂电流波动的原因,考虑到温度对主阀芯的影响,从仿真中阐述了阀芯楔形膨胀的变化规律,将阀芯轴向局部温度分布简化为一维稳态导热问题,推导了阀芯与阀套间隙的楔形变化规律表达式.在此基础上,利用滑阀间隙的流动规律,推导出了滑阀楔形变形下的库伦摩擦力表达式,得出了在库伦摩擦力下伺服阀的电流变化量.最后,通过理论分析和试验进行了对比,证明了伺服阀温漂电流的波动与温升引起的伺服阀内部非线性摩擦有关.

介绍了近15年针对传统结构偏转射流式伺服阀的动态性能及其前置级流场特性的研究进展.论述了近几年内偏转射流式伺服阀结构的改进与优化、射流盘加工工艺及检测手段的改善.探讨了不同新型材料在改善此类伺服阀静动态性能中的应用.偏转射流式伺服阀在温度因素影响下的热特性研究及在前置级冲蚀磨损效应影响下的性能改善和寿命预测将是未来的重要研究方向.

利用常用的k-ε湍流模型对偏导射流阀前置级流场进行数值模拟,探讨不同湍流模型对偏导射流伺服阀流场信息的影响.在相同初始条件下,对偏导射流阀前置级流场进行两相流二维数值计算,获得不同湍流模型下,压力、速度场信息及气穴分布特点.针对两接收腔压力仿真值比实测值要小的情况,主要是由于将流场边界层流动视为高雷诺数流动与实际情况不符造成,引入低雷诺数模型对边界层进行处理.在此模型的基础上继续深入研究单向流和两相流模型及不同背压和湍流强度对流场特性的影响.仿真结果表明：接收腔压力提高并与实测值相一致.采用两相流模型获得的结果更为真实,并且提高背压和增大湍流强度都会使两接收腔压力升高,对空化现象有一定的抑制作用.

为研究偏导射流液压放大器内部结构与伺服阀动态性能的内在联系,分别建立力矩马达、偏导射流液压放大器、功率级液压放大器的解析数学模型。分析接收口的复杂流动情况,提出一种简化的前置级液动力计算方法。构造偏导射流伺服阀完整模型,揭示射流口宽度、射流盘厚度及喷射口宽度对伺服阀动态特性的作用机理。针对整阀动态特性的漂移问题,探究了偏导射流前置级流量增益的非线性变化规律及其对动态特性的影响规律。仿真和试验结果表明,该数学模型能够有效地复现实际伺服阀动态特性,可为偏导射流伺服阀的设计和优化提供理论基础。

根据偏导射流阀前置级的结构以及内部油液的流动特性,将前置级射流过程分为两个阶段。采用标准k-e模型对前置级流场进行了两相流二维数值计算,对两次射流过程中油液的流动形态以及流场压力和速度分布特点展开研究。分析得出,初次射流为自由紊动射流,二次射流为冲击射流,并发现在偏转板处于中位时两接收腔外侧圆弧拐角低压区处出现空化现象。偏导射流阀实际工作过程中偏转板会发生偏移,因此,建立了不同偏移量下的仿真模型,分析了不同偏移量下流场信息的变化规律,获得了前置级流场的压力云图以及对应的速度矢量图。利用仿真结果中两接收腔压力值和V形槽两侧壁静态压力数据,分别计算出了前置级流场的压力增益和液动力的大小。为偏导射流阀基础特性的深入分析奠定了基础,并对该类阀设计的改进和优化具有理论指导意义。

该文采用电液推杆作为龙门吊转向执行机构，提出了一种双闭环龙门吊自动转向方案，设计并实现了基于PLC的控制器，可实现PLC与变频器实时通信等功能，该龙门吊在京沪高速铁路的铺设过程中，取得了良好的应用效果。