在现有的激振方式中,电液激振具有功率密度高、推力大、负载自适应和无级调幅等优点,因此获得了广泛的应用。与传统伺服阀控电液激振器相比,阀芯旋转式电液激振器可以突破阀芯往复运动结构存在的局限,获得更高的工作频率,但是针对振动实验、地震模拟等场合需要的精准振动问题,需要进一步研究。精准振动包括两个方面,一是振动频率准确,二是振动波形准确。阀芯旋转式激振阀是阀芯旋转式电液激振器的核心元件。阀芯旋转式电液激振器的工作频率由阀芯转速决定,振动波形由阀口形状和尺寸等几何特征决定,阀芯转速的稳定性以及振动波形和阀口几何特征的准确解算是这类激振技术发展关键技术。在国家自然科学基金"阀芯旋转式大功率电液激振基础理论和技术"(51275 499)的资助下对阀芯旋转式激振阀展开研究,针对目前阀芯旋转式电液激振技术中存在的振动不准确的问题,提出了以阀芯转速稳定为目标的液动力矩计算和补偿方法,以及以振动波形准确为目标的基于振动波形的阀口设计方法,为阀芯旋转式激振阀的设计提供依据。主要研究工作如下:1.根据阀芯旋转式激振阀的结构及其工作原理,综合考虑研究需要与加工难度,设计了矩形阀口、三角形阀口和半圆形阀口等三种不同阀口形状,对不同阀口形状下的过流面积、面积梯度以及当量通径等阀口面积特征进行计算。建立阀芯旋转式激振阀的压力一流量特性方程,分析结构参数对静态特性的影响。建立阀芯旋转式激振阀的受力模型,从阶跃响应和幅频特性角度研究阀芯旋转式激振阀的动态特性,分析结构参数和液动力矩对动态特性的影响。2.对阀芯旋转式激振阀的液动力矩进行理论分析,分别建立稳态液动力矩和瞬态液动力矩的理论计算模型。通过ANSYS ICEM CFD建立阀内部流场网格模型,采用AN-SYS/Fluent对阀芯旋转式激振阀的内部流场进行CFD仿真,分析了液动力矩随阀口压差和流量、阀芯转速以及阀芯角位移的变化规律,研究了结构参数对液动力矩的影响,在此基础上提出了液动力矩的补偿方法。3.建立阀芯旋转式电液激振器的数学模型,通过Matlab/Simulink对电液激振器的数学模型进行求解,分析了阀口形状、阀口轴向长度、阀口数量、系统供油压力和阀芯转速对电液激振器动态特性的影响。对振动波形进行频谱分析,分析阀口形状、阀口轴向长度以及系统供油压力对振动波形失真度的影响。通过电液激振器的数学模型得到阀口过流面积与振动波形的关系,进一步得到阀口轴向长度与振幅的映射关系,在此基础上提出了基于振动波形的阀口设计方法。4.搭建阀芯旋转式激振阀实验台,在实验台上分别开展静态特性、液动力矩和振动波形实验。通过实验对进油方向和回油方向单向通油和双向通油时稳态液动力矩的耦合情况进行研究,对所提出的液动力矩理论计算模型和补偿方法以及基于振动波形的阀口设计方法进行实验验证。