偏转板射流伺服阀研究现状——武汉科技大学湛从昌教授

一、研究背景

偏转板射流伺服阀是电液伺服系统中的控制元件，它能将小的电信号转换为大功率的液压能从而精确的控制液压执行器件的位置和速度。偏转板射流伺服阀兼具喷嘴挡板阀和射流管阀的优点。与射流管伺服阀相比较，该阀降低了力矩马达的转动惯量，提高了阀的动态特性，与双喷嘴挡板阀相比较，偏转板伺服阀具有抗污染能力强，容易维护，稳定性好等优点，广泛应用冶金、矿山、机械工程、航空和航天等领域。

二、研究成果

针对目前市场上通用射流盘喷口和接收孔为矩形的结构，对原有的矩形导流口长度进行参数改进有效的提高了偏转板射流伺服阀的动静态性能，提出对导流口的形状改进，使导流口在原有矩形的基础上变为方形和圆形导流口，得到了偏转板射流伺服阀前置级恢复压差呈线输出。

导流口长度对阀的恢复压力影响

不同结构导流口下的恢复压力

三、未来方向

偏转板射流伺服阀未来的研究方向主要集中在：

（1）偏转板射流伺服阀流场数学建模：由于流体在射流放大器的流场中的运动为高雷诺数运动，其射流复杂难精确建立射流流场数学模型，运用数学模型描述流体的运动是我们研究的热点。

（2）新材料的应用： 对偏转板射流伺服阀前置级应用新型材料，如压电材料和超磁致伸缩材料来改善阀的频响和压力流量增益。

（3）可靠性：针对偏转射流式伺服阀实际工况，分析在温度迅速上升下的特性研究。

（4）寿命：改进前置级冲蚀磨损和对摩擦副表面改性等以提高伺服阀工作寿命。

 武汉科技大液压专业方向现有教师29名，长期从事液压方面的教学和科研工作，部分成果如下：

1、轧机液压压下大型伺服液压缸（HAGC缸）及静、动态测试技术研究：针对HAGC缸生产和检测长期依赖国外的困局，与韶关液压件厂合作，开发出满足我国冶金企业的全系列HAGC缸（缸径500mm～1800mm，单缸轧制力500t～7000t），已经实现产业化；提出模拟轧制的“原型负载”加载试验方法，发明了弹性负载条件下动摩擦力测试技术和动态负荷频率特性试验技术，建成了国内首套万吨伺服液压缸性能试验装备，解决了大型伺服液压缸静、动态性能科学检测的业界难题。成果形成国家标准《比例/伺服控制液压缸的试验方法》和广东省地方标准《伺服液压缸技术条件》、《伺服液压缸试验方法》，获2013年国家技术发明二等奖。

2、大型冶金加热炉能量回收复合比例控制技术：专门针对约1500t重的大型冶金加热炉，开发了将下降过程重力势能回收再利用的复合比例控制技术，该技术控制精度高、运行速度快、可靠性高、可减少加热炉液压系统运行功耗约32%，已经装备武钢热轧厂等企业的6条生产线。

3、液压自动导向钻具研发：针对油气勘探开发中深井井眼轨迹容易发生偏斜的工程难题，与中石油钻井院合作，设计了嵌入式集成液压系统，安装在钻头上方圆珠笔筒式的壳体结构内，该装置能将钻杆旋转动能转化为液压能，用于驱动液压缸，给钻头施加径向可控推力，实现自动纠斜，无须额外动力电源。开发出我国首套具有完全自主知识产权的深井井下自闭环垂直钻井导向钻具样机（AADDS-1），井斜控制精度在1°以内，打破了国外在该领域的技术封锁。

4、人才培养与行业贡献：从1983年开始一直坚持开办液压方向本科专业，近年来每年培养本科生200多人、硕士研究生30余人、博士5～6人、博士后约3人。《液压传动》获评国家精品资源共享课程，行业辐射面广，深受学生和行业技术人员好评。

HAGC缸及静、动态测试技术获国家科技进步二等奖

深井井下自闭环垂直钻井导向钻具设计、样机、试验

湛从昌，武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室教授，担任省部级科技特派员，国家液压气动标准化技术委员会顾问委员会委员，中南冶金液压与气动学会主任委员。

主要从事冶金重型机械流体传动与控制理论与技术、液压可靠性与故障诊断、节能液压元件和液压伺服元件的研制，液压元件性能检测技术等工作。2013年获国家发明二等奖1项，获省部级科技奖励7项，获国家发明专利和实用新型专利20余项。出版专著5部，参加《液压工程手册》等编审工作。发表学术论文40余篇，2017年入选《液压与气动》第二届优秀论文。主持和参与制订国家和行业液压元件标准3项。主持参与各类科研项目80余项，其成果推广到冶金、矿山、机械等多个领域，取得了显著的经济效益。