为满足电-气比例/伺服系统的应用需要,设计一种由比例电磁铁、活塞式阀芯及两位三通的阀体构成的直动式气动比例压力阀,并建立该比例阀的非线性数学模型.对于比例电磁铁,采用集总参数模型来描述电磁特性,模型参数由FEM分析得到.结合机械及气路的物理特性,分别对上、下阀芯的运动特性、阀体内的气体流动及热力学过程进行建模分析,保证了上、下阀芯的运动独立性.通过仿真对下阀芯的黏性摩擦系数、反馈通道的直径以及气源压力等影响比例压力阀的压力响应特性的因素进行分析,并设计一种比例压力阀的性能测试系统以验证模型的正确性.仿真与实验结果呈现良好的一致性,模型能够预测不同阶跃输入信号下该比例阀的压力响应过程.

为了简化加工工艺、减少制造成本,提出一种基于一体式导磁套的新型耐压湿式比例电磁铁结构,采用磁栅隔磁环结构代替传统的非导磁材料隔磁环结构.对此新型电磁铁和传统的非导磁材料隔磁环电磁铁分别进行磁场仿真和试验研究,结果表明在静态试验中,两者的工作区域分别为2.4mm和2.2mm,且其最大力输出分别为22N和15N;在动态试验中,两者具有相似的动态力输出响应特性.与传统隔磁环比例电磁铁相比,该新型比例电磁铁具有近似的静动态性能,可以广泛应用于电液比例控制阀.

针对小球式旋转直驱压力伺服阀（BRDDPSV）静态测试卡滞问题，建立阀芯运动全局函数，包括基于缝隙流理论建立倾斜阀芯径向力模型，基于Coulomb摩擦理论建立阀肩触壁静摩擦-滑动摩擦模型.理论解析曲线合理复现了静态测试卡滞问题偏心驱动下阀芯逆时针旋转倾斜，右侧阀肩触壁，初始静摩擦导致阀芯卡滞，逐渐提升的电流水平克服摩擦形成阀芯运动超调.为了保证电流指令与控制压力的近似比例特性，阀芯回拉复位，形成重复的正向驱动阀芯卡滞.基于阀肩不触壁原则，获得阀芯是否卡滞阈值条件.研究结果表明增大阀芯与阀套初始半径间隙或减小小球偏离阀芯轴线的初始偏心量，均可以提高阀芯不卡滞的输出压力阈值;对于21MPa系统压力及0~8MPa输出压力的实际需求，在不改变其他参数的情况下，将初始半径间隙和初始偏心距分别调整为5.1μm和0.2mm，...

针对液压激振与夹持独立的捣固装置,设计一种由阀芯旋转式四通换向阀和微行程双作用液压缸构成的新型电液激振器.在考虑阀口压降对旋转阀芯阀口过流面积影响的基础上,分别对无环形槽阀芯和有环形槽阀芯建立对应的阀口过流面积模型,对新型电液激振器在较高激振频率下的振动波形进行理论数值仿真和实验验证研究,为旋转阀芯结构设计提供理论指导和实验依据.分析结果表明有环形槽阀芯的过流面积呈线性变化,无环形槽阀芯的过流面积呈非线性变化;有环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值比无环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值大;有环形槽的阀芯加速度曲线波动程度比无环形槽的阀芯加速度曲线波动程度小.矩形沟槽数量不影响过流面积曲线、加速度曲线和位移曲线变化趋势,且随着阀芯矩形沟槽数量的增加,加速度曲...

针对国内外动态流量平衡阀产品流量控制精度无法满足±5%误差范围要求的问题,从同心环状缝隙流理论出发,推导阀芯开孔型线改进设计计算公式.运用计算流体力学(CFD)技术模拟计算初步设计开孔型线下的流量大小,并通过试验加以验证.在此基础上考虑开孔型线改进设计公式中流量系数以及阀芯开孔的结构形式对流量大小的影响,提出2种改善流量控制精度的阀芯开孔型线优化设计方法,并结合仿真模拟及试验对优化结果进行分析.结果表明,初步设计开孔型线的流量控制精度为±16.7%,流量系数优化后整体流量控制精度提高至±9.1%,阀芯开孔结构形式优化后流量控制精度得到了进一步改善且最终达到±4.2%的误差范围.优化结果验证了该优化设计方法的有效性,为今后阀芯开孔型线的设计提供了参考.

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术——熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35mm,扫描速度为8mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形...

针对插装式伺服阀在高速大流量电液伺服系统中表现出的非线性特征，以及在理论分析时不能对其进行线性化处理等问题，对该阀内部构成机理进行了分析．将其先导级数学模型简化为一个线性二阶环节并对其输入输出变量进行限幅，对其主阀芯进行动力学分析．在此基础上建立了插装式伺服阀简单实用的非线性数学模型．在试验平台上验证了该模型的正确性．试验结果表明，该阀的阶跃响应存在较大的纯滞后，且阶跃响应时间随阶跃幅值的增加而增加．基于该数学模型的仿真结果与试验结果的对比表明，该模型能够较为准确地描述此类伺服阀的动静态特征，可应用于高速大流量电液伺服系统的理论分析．

针对大型振动台和线性摩擦焊机等设备对液压伺服系统的大流量和高频响要求,以及现有伺服阀随着额定流量增加频响大幅降低的矛盾,提出多个伺服阀并联使用的方案.为克服伺服阀在通径、制造和电气等方面差异所导致的阀并联工作时阀芯过零位出现同步误差、造成流量降低和油路冲击等问题,通过监测伺服阀在不同频率、不同幅值正弦信号下和变幅值的类正弦信号下阀芯的位移,得出阀芯运动的若干非线性特征,并在此基础上采用移相和变幅相结合的同步控制策略,解决了阀芯运动的不同步问题.通过对相对滞后阀的指令信号进行超前移相,消除了大部分的同步误差;缩小相对滞后阀的指令信号幅值同时增大相对超前阀的信号幅值,进一步削减了阀并联运动的同步误差.实验结果表明,该同步控制策略效果良好,两阀阀芯穿越零位的相位差可控制在±2°.

针对射流管伺服阀对油液清洁度要求低以及油液中固体颗粒物高速射流容易产生零件磨损的问题,进行冲蚀磨损数值模拟.采用计算流体动力学（CFD）与冲蚀理论,建立冲蚀磨损数学模型,模拟射流管伺服阀多相流中油液和固体颗粒物的运动轨迹.分析离散相固体颗粒的速度和冲击角度等参数对射流管伺服阀冲蚀磨损的影响规律,得到在工作介质为7级清洁度时射流管伺服阀前置级部件的冲蚀磨损率以及冲蚀磨损量.以某工业现场已服役5年的CSDY型射流管伺服阀作为实验对象,进行实验结果和理论结果的对比分析.研究结果表明：高速射流容易导致射流管伺服阀部件出现增重或失重的现象;油液中的固体颗粒物使接受器劈尖产生较严重的冲蚀磨损,冲蚀磨损量与2个接收孔之间的夹角及射流管位移量有关,当夹角为40°~50°时,冲蚀磨损相对较为严重.当射流管处于中立位...

为进一步降低液压升降系统的装机功率和能耗提出了一种新式的节能型液压升降系统其原理是将变转速容积调速、活塞拉缸和蓄能器作液压配重技术结合在一起构成变频驱动的闭式回路液压系统.研究了该原理在液压电梯中的典型应用给出了系统装机功率的计算公式得到了系统装机功率、蓄能器容积与蓄能器工作压力比（最低工作压力与最高工作压力之比）的关系.试验研究了在不同负载工况下电梯轿厢的速度运行性能并对比分析了该系统与阀控等系统的节能性能.结果表明采用此新型节能方案不仅能够大幅降低液压电梯系统的装机功率和能耗使系统平均总效率提高至70%而且具有良好的速度运行性能.