结合水介质的特性及典型先导式油压溢流阀的结构,分析了先导式水压溢流阀存在的关键技术难题,在此基础上设计了一种新型的先导式水压溢流阀。针对关键技术难题,在结构上主要采取了如下措施在溢流阀入口设置固定阻尼孔和二级节流主阀口以减小气蚀;在材料上阀芯采用奥氏体不锈钢,阀套采用铝青铜QA19-4增加阀的抗气蚀和抗腐蚀能力;阀芯结构采用异性结构保护重要过流阀口;阀芯上加组合密封件以减少泄漏和拉丝侵蚀。对改进后的溢流阀的静态特性进行了分析,并采用AMESim对溢流阀进行了建模,分析了不同参数对阀动态特性的影响。通过静动态分析,增强了溢流阀性能的可靠性。

先导式溢流阀的先导阀、主阀口、节流孔的流量系数与雷诺数存在着复杂的函数关系,为了了解这种关系,笔者在建立先导式溢流阀的先导锥阀口、主阀锥阀口和固定节流器的流量系数随雷诺数变化的函数模型的基础上,应用TKSolver软件对先导式溢流阀静态特性进行计算机仿真。仿真结果表明在100L/min工作流量范围,先导阀口始终处于层流状态;而主阀口由层流向紊流转变的临界流量为8.5L/min。

溢流阀的静态特性对阀件性能优化及整个液压系统可靠性的提高均有重要意义,拟从阀件结构参数方面研究静态特性的影响因素。利用AMESim根据溢流阀原理建立其静态特性仿真模型,并通过性能指标试验验证其准确性,仿真分析各结构参数对阀件静态特性的影响规律。结果表明主阀节流孔直径及阀芯锥半角对溢流阀静态特性影响较大,主阀节流孔直径越大或阀芯锥半角越小,调压偏差及启闭特性越差;弹簧刚度及预紧力对静态特性无明显影响。

由于加工误差的存在,轴承端面不可避免存在轴向跳动。为研究轴向跳动周期、幅值和相位对静压止推轴承性能的影响,仅考虑占主导地位的基频谐波跳动,将其纳入封油面间隙变化方程,通过构建止推轴承端面模型,模拟封油面间隙变化情况;采用有限差分法求解极坐标系下的雷诺方程,获得封油面上的压力分布,分析讨论了端面基波的周期、幅值和相位对静压止推轴承静态特性的影响。结果表明,当轴承结构参数不变时,随着转速提高,流量、承载力和动压比均随之增加,而静压腔压力则减小。相同转速时,随周期增大,流量减小,静压腔压力和承载力增加,动压比先增大后减小;随幅值增大,流量和动压比增大,静压腔压力和承载力减小;随相位增加,流量先增大后减小再增大,静压腔压力先减小后增大再减小,承载力和动压比先减小后增大。

为符合当今复合加工技术的发展趋势,提高电主轴的多功能化和加工效率,设计了车磨两用电主轴。通过对车磨两用电主轴的主轴参数进行计算,重点讨论分析电主轴的总体结构,进而确定电主轴的总体布局和设计方案,并对此方案进行三维建模,同时运用有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行静态特性分析。结果验证了主轴结构设计的合理性,对车磨两用电主轴的设计与制造具有一定的参考价值和指导意义。

为了考核2D数字伺服阀加工一致性,该文分析了2D数字伺服阀的结构和工作原理,在此基础上,对8台12.5mm通径的正开口2D数字伺服阀进行了静态特性实验研究,测试其空载流量特性曲线和零位泄漏曲线。实验表明正开口2D数字伺服阀具有理想的静态特性和较低的导控级零位泄漏,且2D数字伺服阀具有较好的加工一致性。

该文主要阐述了2D数字伺服阀的结构原理及工作原理,建立了电—机械转换器的数学模型,设计了2D数字伺服阀控制器。为了获得电—机械转换器及样阀的性能,对其进行了实验研究,实验结果表明,该电—机械转换器具有良好的频率特性,对应-3dB、-90°的频宽约为250Hz;2D数字伺服阀具有良好的静态、动态性能,其分辨率与滞环皆在1%以内,阀在25%满量程正弦输入信号下,对应-3dB、-90°的频宽约为130Hz。

比例阀是液压比例控制系统的重要元件,直接影响其系统的控制性能。为更好的了解比例阀的性能,该文提出利用AMESim和Lab VIEW构建比例阀静态特性联合仿真测试平台,对比例阀的静态特性进行仿真研究,实现比例阀性能仿真测试平台的智能化与可视化。仿真得到的3个静态特性曲线与国标给出的特性曲线相一致,证明仿真测试系统具有很好的可靠性,对比例阀性能测试系统的开发具有指导意义。

伺服比例阀是电液协调加载系统的核心元件，文章介绍了其现场动静特性测试试验，试验结果表明其性能可替代伺服阀满足闭环控制要求，同时具有很高的稳定性和一般比例阀的优点。文章也可以伺服比例阀在机电控制的推广应用中提供借鉴作用。

基于水介质的特点，设计了一种先导式水压比例溢流阀。对比例电磁铁的推力特性及研制的水压比例溢流阀的静态特性进行了实验研究，研究结果表明：采用的比例电磁铁的力．电流特性有较好的线性度；在主阀套上加组合密封件对水压比例溢流阀的滞环有较大影响；研制的水压比例溢流阀具有较好的启闭特性和压力流量特性。