固定阻尼孔影响水压伺服阀静态特性试验研究

　　0　引言

　　由于水(海水或淡水)的理化性能不同于油类介质的理化性能,从而导致水压元件产生明显的气蚀现象,并影响水压元件和系统的控制性能,许多学者针对此问题进行了大量的理论和试验研究。文献[1-4]对圆管阻尼孔、锥阀等节流孔以及二级节流孔的流动特性进行了相关理论以及试验研究,对阀口的气穴特性也展开了探讨与研究;文献[5-6]对以水为介质的喷嘴挡板、环形圆缝和滑阀阀口等水压元件中典型的节流口在中高压下的特性,尤其是气蚀特性进行了系统的数值模拟和试验研究。上述研究成果具有一定的理论价值,但是在研究过程中,仿真与试验的模型尺寸过大,所得结论对水压伺服控制元件的微型化设计没有太多参考价值。文献[7]的研究表明,水经过圆周缝隙之后,在其出口处形成了一个大的旋涡,这个旋涡消耗了主流运动的能量,导致压力降低和能量减小,容易形成气蚀。如果水压伺服阀液压桥路喷嘴挡板的前置级采用两级固定阻尼孔串联方式,将有利于防止气穴现象的产生[8],从而提高伺服阀的控制性能。

　　本文研究某型水压伺服阀两级固定阻尼孔结构对伺服阀静态特性的影响(水压伺服阀静态特性包括零位泄漏特性、空载流量特性、负载流量特性和压力特性等),通过试验研究,探讨、分析固定阻尼孔对水压伺服阀静态特性影响的特点和规律。

　　1试验原理

　　在零位泄漏特性、空载流量特性和压力特性试验中,通过对水压伺服阀力矩马达施加控制信号,对水压伺服阀阀芯位移实施精确控制,从而改变水压伺服阀进出口的流量和压力。由传感器获取的水压伺服阀的流量和压力等信息经计算机转换和处理后,可得到与水压伺服阀静态特性有关的参数。在伺服阀负载特性试验中,保持力矩马达输入电流不变,改变负载压力,伺服阀输出流量发生相应变化,即可得到伺服阀的负载特性。同时,改变伺服阀两级固定阻尼孔的组合情况,可以得到不同固定阻尼孔结构对水压伺服阀静态特性影响的特点和规律。

　　2试验系统组成

　　水压伺服阀静态特性试验系统由电气控制和机械水压两部分组成。其中,电气控制部分连接整个系统,实现伺服阀控制信号的输出,以及各测试信号的采样、传输、转换和处理等功能。电气控制部分主要包括A/D和D/A转换设备、多路选择开关、串行通信设备、电源和计算机等。机械水压部分主要由试验台架、水压泵站等组成。其中,试验台架由水压伺服阀、传感器及二次显示仪表等组成;水压泵站由水箱、电机、泵、加热器、散热器、过滤器等组成,为系统提供水压源。水压伺服阀静态特性试验实物照片和系统组成见图1。