为研究某型平板高速开关阀(HSV)的控制特性,探索其小电流驱动控制机制,描述开关阀的结构组成及工作机制,建立数学模型,并定性说明其静态压力控制特性;基于开源电磁分析软件FEMM建立电磁铁的有限元模型,获得电磁力及磁通密度在工作气隙与线圈电流坐标空间的分布规律;建立开关阀的机-电-液联合仿真模型,研究其静态压力控制特性,重点描述线圈电流、阀板位移、磁路电感、控制腔压力的动态响应过程,阐明该电磁阀实现小电流驱动控制的机制;最后,测试HSV静、动态性能进行对比验证。实测结果表明:仿真模型较好地刻画了平板高速开关阀的静、动态特性,阐明了小电流驱动的机制,可为低功耗产品开发提供重要参考与借鉴。

为充分反映实际物理过程,基于动态接触理论和管道分布参数模型,考虑结构刚度、液容、液感等因素,建立了双伸缩立柱的数学和液压仿真模型。模型解算结果表明,在冲击载荷作用下,立柱动态主要由液体容性决定,引起很高的冲击压力;液感效应则会导致冲击瞬间立柱内液体两端出现相位差和压差,并附加高频压力波;缸体结构刚度则引起表观模量的降低。所建模型能够较好地体现立柱的稳态和动态特性,进而与阀类模型开展联合仿真,为高性能立柱控制阀的设计、优化提供支持。

颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。