以一种射流偏转板伺服阀前置级偏转板为研究对象,利用前处理软件建立真实的流体域模型,通过流场仿真及正交试验研究了偏转板直径、偏转板厚度、导流口高度、导流口夹角和导流口出口宽度5个结构参数对射流偏转板伺服阀前置级压力特性的影响。结果表明各因素影响权重由大到小依次为偏转板厚度、导流口出口宽度、导流口夹角、导流口高度、偏转板直径。相较于原结构,正交试验得到的优化结构在偏转板偏移0.01 mm时,接收孔压差增大5.65%,以上研究可为射流偏转板伺服阀前置级结构的优化提供参考。

针对射流偏转板伺服阀在液压马达速度闭环控制系统应用实例中伺服阀小电流工况下存在的异响声问题,通过对伺服阀射流口处流场进行仿真分析。确认异响声的原因为:射流偏转板伺服阀前置级供油压力高,在伺服阀射流前置级入射口形成气穴效应,引起小流量输出压力脉动增大,当压力脉动频率与产品结构固有频率接近时,谐振响应导致异响声。采用在射流偏转板型伺服阀前置级增加进油节流孔措施,在不损失伺服阀性能前提下,可抑制供油压力波动对控制级的影响,有效解决伺服阀小电流输出引起的异响声问题。

采用RNGk-ε湍流模型和气穴模型对射流偏转板伺服阀的前置级三维流场进行了仿真,分析了劈尖微小形变对伺服阀前置级射流气穴强弱、零位压力增益、零位流量增益和泄漏流量的影响.结果表明：劈尖为平顶时气相体积分数最高;随着偏转板位移的增大,前置级气相体积分数呈增大趋势;劈尖为平顶时前置级压差较大、零位压力增益比其他结构分别大21.5%和26.0%;劈尖为尖顶时前置级流量较大,零位流量增益比其他两种结构大19.1%和18.6%;劈尖为尖顶时前置级泄漏流量为7.51mL/s,泄漏流量最小;随着偏转板位移的增大,泄漏流量基本不变.

针对射流偏转板伺服阀油液中的颗粒在高速射流时对其前置级产生冲蚀磨损的问题,将计算流体动力学和冲蚀磨损理论相结合,对射流偏转板伺服阀前置级进行了数值计算.模拟前置级油液的流动及固体颗粒的运动轨迹,计算了不同直径颗粒的最大运动速度及对前置级冲蚀磨损率的影响,分析了不同偏转板位移、V形导流窗口夹角以及不同偏转板厚度与前置级冲蚀磨损率的关系.结果表明:固体颗粒主要对劈尖冲击发生冲蚀磨损,油液中固体颗粒的直径越大其运动速度越小,但较大直径颗粒对前置级的冲蚀磨损较大;偏转板位移、V形导流窗口夹角以及偏转板厚度增大时前置级冲蚀磨损率减小.

射流偏转板伺服阀前置级油液高速流动时, 油液中的颗粒物会对伺服阀前置级产生冲蚀磨损导致伺服阀的性能下降.采用数值仿真的方法对冲蚀磨损前后射流偏转板伺服阀前置级流场进行计算, 通过曲线拟合得到两接收孔压差与偏转板位移的关系; 将其与射流偏转板伺服阀的AMESim模型结合分析冲蚀磨损前后伺服阀位移及空载流量的变化.结果表明： 冲蚀磨损导致射流偏转板伺服阀前置级两接收孔压差减小; 在相同的输入条件下射流偏转板伺服阀阀芯位移减小, 空载流量降低.

根据伺服阀的使用特点,提出了一种燃油介质的射流偏转板伺服阀。简述了其结构及工作原理,并对伺服阀的输出性能进行了测试,结果表明研制的射流偏转板式伺服阀具有良好的静态特性。

鉴于射流偏转板伺服阀在阀类产品相较下的优点以及国内其成品缺乏的现状，提出了其关键结构放大级的优化设计。运用CAD软件对射流偏转板伺服阀放大级流场进行建模，并对其需要设计的尺寸进行多组建模，再运用CFD软件对上一步的模型进行适当的网格划分和流场分析，得到不同尺寸条件以及不同运动情况下的流体压力、速度分布情况。最后将得到的数据进行曲面拟合，并根据分析结果选取良好的工况点，实现参数的优化。