引言

SVA9-N型电液转换器是SVA9型的改进型，它能把微弱的电气信号通过液压放大转换为具有相当大作用力的位移输出。它主要由动圈式力马达、控制滑阀及随动活塞三大部分组成，控制滑阀与随动活塞之间采用直接位置反馈。SVA9-N在SVA9型基础上改进零部件材质、提高加工精度、加大动圈出力，使抗污能力更强，工作更可靠。SVA9-N型电液转换器结构精密，灵敏度高，动特性好，对油液洁净度要求较低。

1 SVA9-N型电液转换器的工作原理

SVA9-N型电液转换器的电气-位移转换部分采用了动圈力马达结构，液压放大部分采用了具有直

接位置反馈的三通控制滑阀控制差动缸（随动活塞）的结构。磁钢在气隙中造成固定磁场，当动圈绕组中有控制电流通过时，动圈在气隙磁场中受电磁力的作用，此电磁力克服弹簧力使动圈及控制滑阀产生与控制电流成比例的位移。

压力油从P口进入，流经控制滑阀与随动活塞的上下可变节流口，由T口回油。油源压力直接作用在随动活塞下腔，使之始终有一个向上的恒力，而上下节流口间的控制油压则作用在随动活塞上腔（被控腔），使之产生一个向下的推力。随动活塞上腔面积设计成是下腔面积的两倍，因此当控制滑阀静止时，随动活塞自动地稳定在一个平衡位置，在这个位置上，上、下节流口的过流面积相等，上腔控制油压刚好等于下腔油源压力的一半，使作用在随动活塞两端的液压推力相等。

输入正向电流时动圈带动控制滑阀向下移动，上节流口关小，下节流口开大，从而使上腔油压升高，推力加大，推动随动活塞下移，直到随动活塞位移等于等于动圈与控制滑阀的位移量时，上、下节流口过流面积回复相等，随动活塞两端推力在新

作者简介：周慧珍（1988—），女，山西，硕士，中北大学信息商务学院教师，主要从事液压技术方面的科研和教学工作。

的位置上恢复平衡。输入负向电流时，动圈带动控制滑阀向上移动，下节流口关小，上节流口开大，从而使上腔油压降低，推力减小，随动活塞在下腔恒力的作用下上移，直至再度达到新的平衡。

图1  SVA9-N型电液转换器结构

Fig.1  Improved cylinder piston structure

1.下腔2.油滤3.上腔4.上节流口5.调整垫6.导磁罩

7.弹簧8.控制滑阀9.回油口T10.随动活塞11.进油口P

12.阀体13.下节流口

2  AMESim模型

  　利用AMESim软件搭建了SVA9-N电液转换器的仿真模型，如图2所示。

图2 SVA9-N型电液转换器AMESim模型

Fig.2  Model of air bearing

油源提供流量设置20L/min,进口压力设定为6.3MPa，控制活塞质量0.5kg，随动活塞质量1.5kg。

3  仿真结果分析

两端阀口正，负开口，如下图所示

3.1  不同正开口下的控制活塞运动分析

图3  不同正开口下的控制活塞运动图

Fig.6  Orifice diameter and gas leakage diagram

理论上此时控制活塞是不动的，位移应该为零，但由于正开口的原因，瞬时进口压力油来不及在两个阀芯面上形成平衡压力，所以曲线始终有较大位移波动，最大不超过0.0002mm,之后控制活塞达到微动的平衡状态，微动幅值0.000006mm,基本可认为不动。

3.2  不同正开口下的随动活塞运动

          图4  不同正开口下随动活塞运动图

Fig.8   Air film thickness and gas leakage diagram

在初始设置时控制活塞两凸肩的正开口量一致，理论上随动活塞没有位移，但由于设计误差随动活塞上腔和下腔的面积并不是两倍的关系，有微笑差距，故而在开口量设置为0.015mm时随动活塞有位移，如图中红色曲线所示，曲线从0瞬时达到0.00005mm的位置然后下降到一个稳定值（即随动活塞先上升后下降），主要由于随动活塞上腔容积较大，进口压力油瞬时作用于下腔时上腔未能建压，随动活塞上升，之后上腔压力建立，随动活塞下移到平衡位置。之后几组曲线是改变控制活塞下凸肩开口量时随动活塞的位移情况，可看到随着开口量增大，随动活塞下移的距离增大。

3.3  上下节流口流量分析

如图5所示，流量曲线有一个瞬时增大现象，在于刚开始上下节流口之间的腔没有形成压力，即下节流口的出口没有形成被压，由流量公式可得到，流量会瞬时增大，但之后油液流过上节流口，上下节流口之间形成压力，使得下节流口的出口压力上升，所以流量下降，随动活塞达到稳定。

图6中6条曲线对应图5中的六个变量，由图看到上节流口流量较小，主要是有部分泄漏掉了，同时可以看到有流量死区，主要是径向间隙造成的。

图5  下节流口流量曲线

Fig.10  Equalizing chamber depth and gas leakage diagram

图6  上节流口流量曲线

Fig.11 Equalizing chamber depth and film on the piston force diagram    

3.4  负开口下控制活塞与随动活塞运动分析

上下凸肩负开口量均为0.005mm. 如图7控制活塞位移波动值很小，可以忽略不计。图8为随动活塞位移曲线，由图可看出，随动活塞有位移，进口压力油会直接将随动活塞顶起，直到下节流口打开，最后达到稳定值。

图7  负开口下控制活塞运动图

Fig.12 Equalizing chamber diameter and gas leakage diagram

图8  负开口下随动活塞运动图

Fig.13  Equalizing chamber diameter and film on the piston force diagram

3.5  负开口下上下节流口流量分析

上下凸肩负开口量均为0.005mm。由于两个负遮盖，下节流口流量达到零值，如图9。上节流口无流量，如图10.

图9  负开口下下节流口流量图

Fig.12 Equalizing chamber diameter and gas leakage diagram

图10  负开口下上节流口流量图

Fig.13  Equalizing chamber diameter and film on the piston force diagram

5  结论

（1）通过建立SVA9-N型电液转换器的整体模型，采用AMESim对其模型进行仿真计算，得到动态特性的仿真结果。由仿真结果表明正负开口都可以实现随动活塞的控制，灵敏度高，动态特性好。节流口开度主要影响耗油量。

（2）在设计活塞时，应尽量减小气膜的厚度和节流孔直径，加大均压腔直径，可以减小气体泄漏和增大气膜刚度。气缸两腔压力差可以根据实际情况选取，一般取0.3MPa比较合适。

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