第1章 绪论
本章介绍了电液伺服阀的发展历史，阐述了射流管伺服阀的主要特点，分析了射流管伺服阀的国内外应用情况、发展趋势以及研究现状，简要概括了本课题的研究意义和主要研究内容。
1.1 射流管伺服阀的研究背景
1.1.1 电液伺服阀的发展历史
液压伺服控制技术是一门综合性强、多学科交叉的科学技术，它不但是液压技术的一个重要分支，而且也是控制技术领域的一个重要组成部分[1]。电液伺服阀作为电液伺服控制系统的核心元件，是连接电气部分与液压部分的重要桥梁。它是一种将微弱电控信号按比例转换成很大的液压功率，能够输出相应流量及压力的液压元件。电液伺服阀具有控制精度高、响应快、体积小、重量轻、工作可靠、能适应模拟量和数字量调制等优点,在航空、航天、船舶、电力、化工、冶金、工程机械等领域中具有非常广泛的应用。液压伺服控制技术的应用最早可追溯到公元前240年，当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统——水钟。十八世纪末至十九世纪初，随着工业的发展，液压控制技术突飞猛进，许多控制阀的基本原理被发现。德国Askania调节器公司及Askania-Werke发明了射流管阀的原理并申请了相关专利[2]，此阀采用射流管传送流体能量，并通过射流管与两接收管之间的能量转移，将射流流体能量转换为压力或流量输出。与此同时，Foxboro发明了喷嘴挡板阀[3]，此阀利用锐缘喷嘴与平面挡板间的距离变化作为可变液阻，将其引入液压半桥或全桥从而输出控制压力。这两种阀的出现为伺服阀的发展奠定了基础，如今这两种结构多数应用于伺服阀的前置级来控制主功率级滑阀。
二战期间，伺服阀已经具备基本结构形式：通过滑阀阀芯在阀套内的运动，达到调节流体参数的目的，但阀芯还是由螺线管直接驱动，属于单级开环控制。随着控制理论的成熟和军事需要，二战末伺服阀开始迅速发展。1946年，英国Tinsiey开发出第一支两级阀，利用电磁铁直接推动先导阀芯，再利用先导阀芯产生的压力推动二级阀芯，两级阀可以有效的利用流体压力，克服了单级阀芯推力不足的瓶颈。期间Raytheon和Bell航空发明了带反馈的两级阀。不久之后，MIT的动态分析与控制实验室就对两级阀提出两项革新：第一项革新是采用永磁力矩马达取代电磁铁来驱动先导级，此举大大降低了能耗，提高了线性度；第二项革新是采用位置传感器来电反馈二级阀的阀芯位移，电反馈的存在使得阀芯的死区特性得到大大改善。
第2章 射流管力反馈式两....................13
2.1 射流管力反馈式两级电液.................................13
2.2 射流管力反馈式两级电液伺服阀数学....................15
第3章 射流管阀流场数值.......................21
3.1 射流管阀流场模型...............................21
3.2 流场模型结果分析...............................................24
3.3 射流管阀主要参数对其.......................................34
第4章 力矩马达静力学.....................42
4.1 力矩马达主要结构......................................42
4.2 力矩马达静力学.......................................43
4.3 主要组件刚度...................................46
第5章 射流管伺服阀的整体..........................52
5.1 力矩马达电磁模型...........................................52
总结与展望
1 总结
射流管伺服阀因其抗污染能力强的突出优点，在要求性能可靠、运行稳定的液压伺服控制系统中得到广泛应用。由于其先导级流场流动复杂、力矩马达结构精细，其模型缺少完善的数学公式、特性不易预测，因此给射流管伺服阀的研发设计、生产制造带来了很多问题，限制了射流管伺服阀在高端系统中的推广应用。本文以Fluent、Adina、AMESim仿真软件为工具，利用各软件的特点，求解出了射流管阀与力矩马达中的关键参数，并建立了射流管力反馈式两级电液伺服阀的整体数学模型。通过对射流管阀与力矩马达的深入研究，得出如下结论：
1、在射流管阀的压力特性与流量特性曲线中，通过对比油液中不含气体的单相流模型与含有析出气体（包括空气与油液蒸汽）的气穴模型，整体上前者的恢复压力比后者大，恢复流量比后者小。
2、在射流管阀的压力—流量特性曲线中（单相流模型），当喷嘴位移不变时，随着阻尼孔直径减小（即负载增加），恢复压力增大，而恢复流量减小。当阻尼孔直径不变时，随着喷嘴位移增加，恢复压力与恢复流量都增大。
3、当接收器两接收孔末端封堵与连通时，在喷嘴主射流的两侧、靠近接收孔入口处均容易出现负压；随着喷嘴右移，接收孔左腔入口处比右腔入口处的负压区面积大、负压区压力低；在喷嘴右移超过一定值时，两接收孔入口处的负压区逐渐消失。负压区内气体含量的变化与负压的变化类似，负压区面积较大、压力较低时其气体区面积较大，气体含量较高，容易发生气穴现象。当喷嘴移动时，在喷嘴的上、下两侧，接收孔的左、右两侧会产生负压，容易发生气穴现象。
4、当接收器两接收孔末端封堵与连通时，喷嘴两侧皆会受到来自接收孔两腔反射油液的冲击。随着喷嘴右移，当接收孔末端封堵时，喷嘴右侧受到的反射油液冲击压力越来越大，冲击区域受到主射流的压制从圆形变成半圆形；当接收孔末端连通时，喷嘴左侧受到的反射油液冲击压力越来越大，冲击区域受到主射流的压制从圆形变成半圆形，在喷嘴右移超过一定值时，左腔反射油液开始压制喷嘴主射流，喷嘴左侧的冲击区域重新恢复成圆形，冲击区域中心向喷嘴靠近。
