为研究射流管伺服阀前置级结构参数对前置级性能的影响,建立了伺服阀前置级数值模型,并利用PIV技术对前置级流场测量,验证了数值模拟模型的正确性.运用数值手段,分析了前置级主要参数喷嘴孔直径、接收孔直径及喷嘴至接收器距离对恢复压差及其稳定性的影响,获得了三种不同伺服阀流量下前置级最佳结构参数匹配范围.结果表明:喷嘴孔直径为0.22~0.28 mm时,接收孔直径与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为1.1~1.2,喷嘴至接收器距离与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为0.6~0.8.前置级结构参数对接收孔压差稳定性具有直接影响,参数不匹配导致接收器劈尖对不稳定射流边界层的剪切是造成接收孔压差振荡的重要原因.

通过改变偏转板伺服阀劈尖高度和V形槽下端喷口的导流长度等结构参数,建立新的偏转板前置级模型,利用ICEM和FLUENT软件对前置级流场进行静态特性分析;对前置级流量曲线进行二次拟合,建立伺服阀系统数学模型,利用SIMULINK仿真模型进行动态仿真,分析偏转板伺服阀系统的动态特性,从而优化偏转板伺服阀前置级结构参数。结果表明,适当降低偏转板伺服阀劈尖高度,保持劈尖宽度不变,可增大偏转板伺服阀前置级的流量增益和提升伺服阀的响应频率;增加V形槽喷口的导流长度,会减小偏转板伺服阀前置级流量增益和降低伺服阀的响应频率。

利用SolidWorks软件建立偏转板伺服阀前置级流场模型,运用ICEM和Fluent软件计算分析前置级接收孔处圆角大小、偏转板厚度以及偏转板位置对偏转板伺服阀前置级压力特性的影响。结果表明,适当减小前置级接收孔处圆角半径,有利于提高偏转板伺服阀的灵敏度,当接收孔处圆角半径为0.05 mm时,前置级恢复压力曲线和压力差曲线的线性度最好,偏转板伺服阀的灵敏度最高;适当增加偏转板厚度,有利于提高偏转板伺服阀前置级的恢复压力,但会降低偏转板伺服阀的灵敏度;偏转板向左上偏转一定角度时,偏转板伺服阀前置级左右接收孔存在压力差,会导致作用于滑阀的合力不为零,不利于阀芯运动的控制。

前置级不对称现象是导致射流管伺服阀零偏的主要因素。考虑两接收孔大小不相等、射流管与接收器不对中、接收器接收孔中心不对称等几何结构因素,建立了射流管伺服阀前置级的数学模型;针对接收器接收孔中心不对称的工况,建立了基于定积分的修正模型;考虑前置级接收面积的不对称度,提出了压力特性以及射流管伺服阀零偏值的定量分析方法。分析结果表明:前置级加工、装配和环境因素作用将造成几何结构的不对称现象,并直接造成伺服阀的零偏;射流管与接收器的初始装配误差和接收孔半径初始误差将严重导致伺服阀产生零偏;当右接收孔尺寸小于左接收孔、射流管存在向右偏移误差、右接收孔轴线与垂直方向夹角小于左接收孔与垂直方向夹角时,伺服阀产生正向零偏。文中还通过试验验证了理论的正确性,在伺服阀的加工和装配过程中应尽可能保证

为分析射流管伺服阀的前置级能量转换特性,基于动量守恒和能量守恒定理,建立射流管伺服阀前置级数学模型,并对高温下射流管伺服阀流量特性与前置级结构参数之间的关系进行分析;分别对2种不同型号的射流管伺服阀进行试验研究,得到常温下射流放大器的恢复压力特性以及2种型号伺服阀在30℃和150℃下的小信号空载流量特性。研究结果表明:高温下油液黏度降低导致射流速度增大,恢复压力增加,空载流量变大;前置级结构参数会影响高温下射流碰撞面积的变化幅度,进而影响恢复压力和空载流量。当射流孔与接收孔直径之比在0.69附近时,高温下射流碰撞面积的变化幅度最大,碰撞损失的动量增加,此时空载流量的变化最小。在相同温差下,若空载流量的变化幅度未达到最大,则射流喷嘴的自由射流距离会影响射流碰撞面积的变化,进而影响空载流量的变化。2种

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.

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。

偏转板射流伺服阀作为伺服阀中比较常见的一种，已经广泛应用于包括军用和民用在内的各类舵机和操作系统上。在分析偏转板射流伺服阀结构及其工作原理的基础上，运用Pro／E三维软件建立了简化的前置级三维立体模型，结合ICEM前处理网格划分软件与Fluent流体仿真软件，共同构建了偏转板射流伺服阀的前置级流场分析模型。通过流场压力云图和速度云图，对偏转板射流伺服阀的前置级射流理论进行了分析；分析了不同喷嘴宽度、偏转板导流槽角度以及劈尖宽度随偏转板位移变化时对两接收孔恢复压力和压差的影响，为伺服阀的结构和参数优化提供了一定的参考依据。