大流量2D伺服阀的研究与设计.pdf

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1、液压气动与密封／2013年第12期大流量2D伺服阀的研究与设计张凯，阮健，励伟，陈莹，兰叶深(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，浙江杭州310014)摘要：为实现伺服阀的大流量．采用了2D阀的结构方案。2D阀利用伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转化为阀芯的直线运动．从而实现伺服阀的液压功率放大。采用步进电机作为电一机械转换器来驱动阀芯转动。为使阀芯获得较大的扭矩．采用了较大的传动比。设计了零位保持机构保证了伺服阀工作的稳定性和零位调节的精确性。对伺服阀的阀芯进行了力学分析．并建立了数学模型。最后利用MA，I'IAB进行了

2、仿真研究．仿真结果理想．符合设计要求。关键词：大流量；2D阀；伺服阀；零位保持机构中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)12一O026—04ResearchandDesignofLargeFlow2DDigitalServeValeZHANGKai，RUANJian，LIWei，CHENYing，LANYe-shen(KeyLaboratoryofE&M，MinistryofEducation&ZhejiangProvince，Zh~iangUniversityofTechnology，Hangzho

3、u310014，China)Abstract：Togetthelargeflowservovalve．thesolutionsof2Dvalveisadopted．InordeatoachievethehydraulicserHovalvepoweramplifying，the2Dvalveusingaspecialscrewmechanismconvertsrotarymotionofthespoolintolinearmotionofthespoo1．Asteppingmotorasanelectric-mechanicalconve

4、／~ertodrivethespoo1．Forobtainalargertorque，alargetransmissionratioisused．Athezeroholdingmechanismwasdesignedtoensurethestableoperationoftheservovalve．Theser、rovalvespoolmechanicalwasanalysised，andthemathematicalmodelofthevalvewasestablished．Finally，AstudyisgivenusingMATLA

5、Bsimulation．Thesimulationresultsalesatisfactory．Andtheymeetthedesignrequirements．Keywords：largeflow；2Dvalve；selTovalve；thezeroholdingmechanismO引言回油口。阀芯上的a孔与b孔通过阀芯内的油路沟通，即压力油可以通过阀芯上的a孔经由b孔流人右腔目前．随着应用要求的不断提高．人们对伺服阀的此时右腔的压力即为系统压力P在设计时右腔的面积性能提出了更高的要求．集中体现在要求伺服阀同时为敏感腔面积的一半在阀芯的

6、最左端台肩上开有高具有大流量和高频响的特性目前采用喷嘴一挡板阀压孔和低压孔。高压孔通过阀芯的内部油路与孔相同，作为先导级所设计的大流量伺服阀有较高的频响．但低压孔通过油路与T相通敏感腔的压力由高低压孔是喷嘴一挡板阀的抗污染能力差是其致命的弱点【1J。而和螺旋槽相交的微小弓形面积串联的液压阻力半桥控采用射流管阀代替喷嘴一挡板阀作为先导级．虽然在制[41。在静态时若不考虑摩擦力及阀口液动力的影响。一定程度上改善了阀的抗污染性能．但却以较大的先敏感腔压力为人口压力系统压力P的一半．阀芯轴向导泄漏功耗为代价翻本文采用了2D阀的解决方案．2D保持静

7、压平衡．与螺旋槽相交的高低压侧的弓形面积阀相对其他伺服阀具有结构简单、抗污染能力强、构成相等。敏感腔导控阀导控级的零位泄漏小、固有频率高、动态性能好等优点[31。为使本文所设计的大流量高频响2D数字伺服阀达到设计要求．作者优化了阀芯设计和导控油液量，并设计了双阀芯零位保持机构。l2D数字伺服阀的工作原理2D阀的工作原理图如图1所示．P为进油口．T为图12D阀工作原理图收稿日期：2013—05—23当以逆时针(面对阀芯伸出杆)的方向转动阀芯，作者简介：张凯(1988一)，男，山东泰安人，硕士研究生，主要研究方向为液压控制系统及控制元件。则高

8、压侧的相交面积增大、低压侧的相交面积减小，26HvdraulicsPneumatics&Seals／NO．12．2013敏感腔压力升高——液压油密度；．并推动阀芯向右移动．同时高低压孔p△p—