水的黏度低,润滑和密封问题突出,水液压控制阀阀芯上所受的非线性力大,采用传统的电机械转换器,性能与油压元件差距大。音圈电机体积小,频响和控制精度高,具有较大输出力和输出位移,利用音圈电机驱动水液压控制阀,能有效地对阀芯位移进行位置控制。设计了具有直线轴承导向和阀芯位移反馈的新型音圈电机直驱水液压节流控制阀,在音圈电机数学模型和位置控制研究的基础上,基于AMESim建立了音圈电机直驱水液压节流控制阀系统仿真模型。仿真与试验结果表明,控制阀具有较高的线性度和较大的流量调节范围,控制精度高,能够满足水液压传动系统高精度控制的应用需求。

水的黏度低,水液压控制阀采用传统的电机械转换器,因润滑和密封问题其性能与油压元件差距大。压电驱动刚度大,响应快,精度高,能有效提高水液压控制阀的性能。采用球式座阀结构,通过设计合理的微调预紧机构、阀体和阀口,研制了直接压电驱动水液压节流控制阀。建立了直接压电驱动节流阀的仿真模型,仿真与静态试验结果表明,压电叠堆输入电压高时,控制阀具有相对较高的线性度;而压电叠堆输入电压低时控制刚度不足,受阀芯不平衡液压力影响,试验与仿真结果偏差大,控制阀性能不佳。采用座阀结构的水液压控制阀提高了阀口密封性,但在阀的设计和加工中应减小不平衡液压力。

为了对纯水液压节流阀的流场特性进行分析,建立了节流阀流道内流场的Fluent模型,仿真分析得到了流道内流场的速度、压力等物流量的分布。结果表明,阀腔内会产生回流和漩涡,随着阀口开度的改变,漩涡强度也会发生变化,流量与阀口开度呈一定的线性关系。通过与AMESim仿真结果进行比较,验证压电驱动节流阀仿真模型的准确性,为节流阀的设计和性能优化提供了依据。