多电压复合驱动的高速开关阀性能研究

作     者：钟麒 谢耿 汪谢乐 李研彪 杨华勇 张斌 陈波 ZHONG Qi;XIE Geng;WANG Xiele;LI Yanbiao;YANG Huayong;ZHANG Bin;CHEN Bo

作者机构：浙江工业大学机械工程学院杭州310023 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310023 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第57卷第4期

页      面：191-201页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金(GZKF-201906) 国家自然科学基金(52005441,51975523,51905481) 浙江省自然科学基金(LQ21E050017,LR18E050003)资助项目 

主　　题：高速开关阀 多电压复合驱动 预加载 动态特性 

摘      要：高速开关阀是数字液压技术的核心元件。高速开关阀的动态特性是决定数字液压技术响应速度和控制精度的关键。提出多电压复合驱动策略,通过预加载方法优化了高速开关阀启闭初始电流,并结合电流反馈和数字逻辑触发机制,实现了5个驱动电压的自适应切换,最大程度上确保了高速开关阀的快响应切换和低功耗驱动。理论分析探究了初始电流和驱动电压对高速开关阀动态特性的影响规律,并基于该规律得到了改善高速开关阀动态特性的方法。搭建了高速开关阀仿真模型,开展了动态性能试验,通过直接测试和间接测试两种方法对所提出的多电压复合驱动方法的有效性进行了验证。结果表明,相比较于双电压驱动方法,多电压复合驱动方法在不增大驱动电压的前提下,通过优化启闭初始电流,大幅提高了开关阀的响应速度,减少开启滞后时间66.7%、缩短关闭滞后时间87.5%,并能改善高速开关阀流量控制特性,将其流量线性范围扩大了17.1%,同时还降低热功率损耗64.8%,减小工作钢球压迫受力,延长高速开关阀使用寿命。