伺服閥滑閥疊合量液動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、電液伺服控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在航天、航空和航海等航行器的航行控制領(lǐng)域中，電液伺服閥作為電液伺服控制系統(tǒng)的核心元件，其性能直接影響整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的品質(zhì)?；y是由閥芯和閥套兩部分組成，通常用作電液伺服閥的功率放大級(jí)，其精度要求高，加工難度大。閥芯和閥套的軸向配合尺寸的加工是伺服閥制造過程中的關(guān)鍵工序，這種軸向配合尺寸通常稱之為疊合量。疊合量的實(shí)質(zhì)是指滑閥在零位時(shí)的閥口開啟狀態(tài)的數(shù)值，由于滑閥通常有四個(gè)閥口，所以需要有四個(gè)疊合量數(shù)值需要保證。疊

2、合量一般為1-2μm，公差要求約為±0.5μm，通常是通過磨削閥芯臺(tái)肩的方式來(lái)達(dá)到和調(diào)整閥芯各節(jié)流邊的軸向尺寸，進(jìn)而保證疊合量的要求，實(shí)際加工是通過測(cè)量——磨削——再測(cè)量直到達(dá)到精度要求為止。各個(gè)閥芯和閥套之間并沒有互換性，加工方式是一種偶件配作的方式，因此疊合量加工和測(cè)量可稱作為“配磨”加工。由于沒有互換性，不能通過單獨(dú)測(cè)量某個(gè)閥芯節(jié)流邊軸向位置尺寸來(lái)計(jì)算和控制疊合量的數(shù)值，必須配合對(duì)應(yīng)的閥套一同測(cè)量，而通過分別測(cè)出相配對(duì)的閥芯閥套各

3、自的節(jié)流邊軸向尺寸經(jīng)計(jì)算得到疊合量的方法也不便采用。必須將閥芯閥套裝在一起測(cè)量相對(duì)的工作邊開口情況（即疊合量），因此疊合量的測(cè)量一直以來(lái)是伺服閥制造中的難點(diǎn)之一。目前我國(guó)伺服閥生產(chǎn)主要以軍品為主，當(dāng)單件小批試制性生產(chǎn)時(shí)，滑閥的配磨工序已經(jīng)是影響伺服閥生產(chǎn)效率的瓶頸之一了。隨著航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)伺服閥也提出了批生產(chǎn)的要求，滑閥疊合量的測(cè)量精度和效率更成為伺服閥制造中的技術(shù)關(guān)鍵，因此研究滑閥疊合量測(cè)量技術(shù)對(duì)提高伺服閥的制造工藝水平，

4、進(jìn)而提升軍工生產(chǎn)能力有著重要意義和應(yīng)用前景。
　　對(duì)滑閥閥口的流量特性進(jìn)行研究，為疊合量液動(dòng)測(cè)量提供理論基礎(chǔ)。利用CFD數(shù)值模擬的方法，仿真分析了理想閥口、閥芯工作棱邊帶圓角閥口和有徑向間隙的閥口的流量特性。針對(duì)閥口流體流態(tài)變化對(duì)閥口流量系數(shù)的影響，建立了閥口流量系數(shù)與雷諾數(shù)之間數(shù)學(xué)模型，適用于滑閥閥口流體在不同流態(tài)下的流量系數(shù)的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，建立了新的閥口流量的數(shù)學(xué)模型。該模型中綜合了閥口流態(tài)變化對(duì)閥口流量的影響，相對(duì)于傳統(tǒng)

5、的小孔出流模型，閥口流體流量的計(jì)算不受閥口流體流態(tài)變化的影響，更加適合于描述滑閥閥口流量。進(jìn)行閥口流量特性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證數(shù)值模擬和建立的數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　在深入分析了伺服閥滑閥疊合量氣動(dòng)測(cè)量方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種采用液壓油作為測(cè)量介質(zhì)的流量式疊合量測(cè)量方法，即“流量式”液動(dòng)測(cè)量法。通過測(cè)量滑閥閥口四條流量特性曲線，利用回歸的方法計(jì)算出滑閥的疊合量。建立了滑閥疊合量測(cè)量的誤差模型，將測(cè)量誤差分為結(jié)構(gòu)誤差和流態(tài)誤差兩種。結(jié)構(gòu)誤

6、差主要受閥口閥芯當(dāng)量圓角和徑向間隙的影響，流態(tài)誤差受閥口流體流態(tài)的影響，給出了疊合量計(jì)算時(shí)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>　　針對(duì)目前伺服閥滑閥疊合量測(cè)量技術(shù)和系統(tǒng)對(duì)于伺服閥滑閥尤其是大流量伺服閥滑閥疊合量測(cè)量精度不高和測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，研制新的測(cè)量系統(tǒng)，提高疊合量測(cè)量精度，保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并能夠適應(yīng)于多型號(hào)不同流量范圍的伺服閥滑閥疊合量測(cè)量，提高疊合量測(cè)量設(shè)備的通用性，實(shí)現(xiàn)疊合量的自動(dòng)測(cè)量。
　　閥口壓差的穩(wěn)定是高精度液動(dòng)測(cè)量的

7、保證，因此深入研究了閥口壓差控制技術(shù)。壓差控制系統(tǒng)由定量泵-電液比例溢流閥控系統(tǒng)組成，采用PID控制方法，通過壓力傳感器反饋閥口壓差，得到閥口壓差的偏差值作為PID控制器輸入的閉環(huán)控制方法。在深入研究了流量計(jì)的壓力損失特性的基礎(chǔ)上，為提高壓差控制系統(tǒng)的性能，提出一種基于前饋的復(fù)合PID控制策略，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制方法的有效性和優(yōu)點(diǎn)。
　　液壓油溫度變化是對(duì)測(cè)量精度影響的主要因素之一，因此深入研究了液壓油溫度控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了一種