针对原有2D数字伺服阀存在加工困难等问题,文章设计了新型的通径12.5 mm 2D数字伺服阀。分析了12.5mm通径斜槽型2D数字伺服阀的工作原理、结构特性,设计了斜槽型的导控机构,不仅方便加工,而且使伺服阀的整体性能得到很大提高。在此基础上设计并搭建了实验平台,在21 MPa的系统压力下对阀进行静动态实验研究。实验结果表明该阀的线性度约为4.1%,滞环约为1.9%,不对称度为3.1%,零位泄露量为5.60 Lmin-1,导控级的零位泄漏量为0.64 Lmin-1,频宽为175 Hz(对应25%额定流量)。较之同样级别的伺服阀具有更好的动静态特性,结构更加紧凑。

2D伺服阀采用伺服螺旋机构实现阀芯的角位移转换为阀芯的轴向位移。采用2D阀的结构方案实现了1000L/min大流量阀的设计。采用步进电机作为电一机械转换器，并采用位置和电流闭环来驱动阀芯转动。为了实现步进电机输出角位移连续可控采用了步进电机连续跟踪算法的控制方法并在步进控制中引入脉宽调制控制技术，并以此为基础搭建了试验平台，设计了以TMS320F2812作为CPU的2D伺服阀控制器。在分析该阀的结构和工作原理基础上，对该阀频率响应进行实验研究。实验表明：该阀具有良好的动态特性，在幅值为25％阀满开口的正弦信号输入下，相位滞后90°对应的频宽约为50Hz。