机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (10): 362-374.doi: 10.3901/JME.260504
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钟麒1,2,3, 车洋洋1,3, 徐恩光1,3, 毛永鑫1,3, 王军1,4, 何贤剑1,4, 杨华勇2
ZHONG Qi1,2,3, CHE Yangyang1,3, XU Enguang1,3, MAO Yongxin1,3, WANG Jun1,4, HE Xianjian1,4, YANG Huayong2
摘要: 高速开关阀是数字液压系统的关键控制元件,需要快速响应启闭信号以实现数字液压系统的精准控制。然而,高速开关阀的启闭过程存在不可避免的电磁滞后,延长阀的启闭响应时间。为此,通过多物理场耦合分析及电流-电磁力检测试验,发现驱动电流与输出电磁力之间存在不可忽略且不同于常规B-H磁滞特性的滞后关系,揭示电流-电磁力之间的滞后规律。研究结果表明,磁滞和涡流会阻碍高速开关阀电-机械转换器的充磁和退磁,使得动态开启电流大于静态开启电流,动态关闭电流小于静态关闭电流。而且激励电压越大,动态启闭电流与静态启闭电流之间的差异越大,启闭响应时间越短;启闭初始磁通所产生的电磁力越接近临界启闭电磁力,可在减小动态启闭电流与静态启闭电流之间差异的同时,缩短启闭响应时间。基于此规律,在24 V开启电压和-24 V关闭电压激励下,通过调控开启和关闭阶段的初始电流使其临近静态临界开启电流值1.04 A和静态临界关闭电流值0.52 A,可使开启阶段内的动态开启电流从2.92 A降至2.70 A,并避免在电磁力下降至临界关闭电磁力前出现再充磁现象。基于以上结论所制定的控制策略,经样阀测试后,开启响应时间可达到0.28 ms;关闭响应时间可达到0.32 ms。
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