众所周知,溢流阀的主要功用是调节与稳定液压系统的最高压力并溢出多余的油液;防止过载,保证安全压力。溢流阀按其结构可以分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。直动式溢流阀的优点是结构简单,灵敏度高;缺点是溢流特性不佳,只能用于低压小流量处。但近十多年里,国内外接连推出了若干种结构新颖、性能优异的直动式溢流阀。

1溢流阀的结构和工作原理 直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡,以控制阀芯的启闭动作,图1（a）所示是一种低压直动式溢流阀结构图,P是进油口,T是回油口,进口压力油经阀芯3中间的阻尼孔作用在阀芯的底部端面上,当进油压力较小时,阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置,将P和T两油口隔开。当油压力升高,在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力F。

提出一种新型压电驱动单级电液伺服阀,其特点是可以提供比传统电磁式电液伺服阀更高的频宽与分辨率,而且结构紧凑、抗污染能力强.该阀采用大行程的压电叠堆(积层式压电驱动器)作为驱动元件直接驱动滑阀,通过基于弹性变形原理的弹性板机构,结合电阻应变式微位移传感器,实现机构及检测一体化.应用有限元法对弹性板机构进行分析优化,试制了直动式压电伺服阀样机并对样机进行了试验研究,得出该阀的频宽约为1 kHz.新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,提高系统的响应特性.

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。

在介绍直动式电液伺服阀的基础上建立了直动式电液伺服阀伺服控制系统的数学模型以及S imu link仿真框图对其进行仿真并对仿真结果进行了分析。

提出一种基于超磁致伸缩转换器的新型直动式高频电液伺服阀（GMM高频伺服阀），介绍了GMM高频伺服阀的结构组成和工作原理，在建立其数学模型的基础上，构建了AMESim仿真模型，仿真分析供油压力、阀芯与阀套间的径向间隙、阀芯圆角、等效质量、阻尼系数和液动力等不同参数对伺服阀输出流量和动态特性的影响。仿真结果表明：GMM高频伺服阀在10MPa供油压力下，输出流量可达6．09L／min，上升时间仅为0．5ms，超调量为11．3％，具有良好的静动态特性；径向间隙大于24μm时，对伺服阀的输出流量和动态特性影响较大；减小等效质量、增大阻尼系数、阀芯保持锐边，可以提高伺服阀的动态特性；供油压力和液动力对伺服阀动态特性无显著影响。仿真结果为GMM高频伺服阀的结构设计和结构参数优化提供了理论依据。

直动式气门机构液压间隙调节器，由于结构紧凑、气门机构传动链短，难以实现动态测量。提出将气门弹簧移开，使其顶在气门头部，让出传感器安装及自由引线的空间，从而得以测量直动式HLA的高度变化量。提出的有直动式HLA的气门机构的测量方法，可用于研究HLA的动态性能，以及与其它试验方法结合推算HLA高压腔机油混气量。

考虑阀芯受稳态液动力干扰的情况建立阀控液压马达传递函数及其状态空间表达式得出较为精确的数学模型。

介绍了直动式电液比例溢流阀的结构特点、静动态模型及实验研究，理论分析与实验结果一致，为阀的优化设计提供了理论基础。采用压力反馈及前向通道的PID调节，有效地提高了阀的静动态特性。

为了进一步降低比例换向阀换向时产生的压力冲击，设计了流量特性曲线为非线性曲线的直动式非线性比例换向闽，在AMESim中建立了直动式非线性比例阀及试验台仿真研究模型。仿真研究表明，该阀与线性比例阀相比，可以进一步有效降低换向冲击。证明了直动式非线性比例换向阀设计正确，仿真模型建立正确，可用于相关研究。