电液比例控制技术具有性能可靠、成本低、控制精度高和响应特性快等优点,在许多场合(尤其是移动式液压系统中)可取代电液伺服技术进行负载的位置、速度、力控制,因此获得广泛应用,而电液比例换向阀代表了电液比例控制技术发展的水平。现有的电液比例换向阀有直动式和导控型两种方案。直动式电液比例换向阀受比例电磁铁输出推力限制,无法实现高压大流量控制;导控型电液比例换向阀结构复杂,需导控油液,且无法在零导控压力下工作。本论文针对大行程比例电磁铁制造难度大、且频响低的弊端,设计了位移放大型压扭联轴器,与2D换向阀结合后,不仅能使比例电磁铁的驱动力放大,而且可实现阀心位移的放大功能,使2D电液比例换向阀兼具直动和导控的优点,且静动态特性得到改善。本论文就对其关键技术进行研究。论文主要的研究内容和成果如下:1.在系统综述电液比例换向阀发展现状的基础上,针对现有2D电液比例换向阀阀心行程受限于比例电磁铁行程的缺点,提出一种2D电液比例换向阀阀心位移放大技术,不仅简化了2D阀用比例电磁铁的制造要求,达到高压大流量比例控制的目的,而且解决了现有电液比例换向阀阀心行程受限的问题,且使2D电液比例换向阀的静动态性能得到提高。2.针对位移放大型压扭联轴器所存在的间隙对2D阀产生的非线性影响,采用颤振补偿技术达到消除间隙的效果,提高其输入输出特性;建立了其数学模型,利用相平面法数值仿真分析其间隙特性,为其在2D电液比例换向阀上的应用奠定理论基础,实验测得颤振幅值和颤振频率不同时的滞环特性曲线,颤振补偿后其滞环特性降到1%左右,证明了间隙颤振补偿的有效性。3.在分析位移放大型2D换向阀阀用电磁铁数学模型的基础上,采用电磁场仿真软件Maxwell对开关电磁铁进行仿真分析,并设计了实验方案,对二者进行了对比实验研究。可知电磁铁的线性段行程越长,其制造难度越大,而采用位移放大型2D换向阀,在降低电磁铁工作行程的同时也降低其制造要求,为其在2D换向阀上的比例控制应用奠定基础。4.在分析传统阀心卡紧力的基础上,对比分析了2D阀阀心卡紧力,通过对阀心转动阻力矩的研究为确定压扭联轴器输出的切向驱动力大小、力放大系数及研究阀的静态特性奠定基础;应用缝隙流动理论和MATLAB仿真软件分析,得到其径向卡紧力与偏心量和高低压孔夹角间的关系,并提出降低2D阀阀心卡紧力的改进方案,运用Fluent软件分析了阀心改进前后液压卡紧力的分布情况,验证了改进方案的正确性。5.根据2D换向阀及其压扭系统的数学模型,运用描述函数法分析了其间隙特性下的稳定性,可知位移放大型2D电液比例换向阀虽有间隙,但经颤振补偿后系统是稳定的;并对比了电磁铁与液压系统的动态响应,得到2D阀的稳定性判据;仿真分析了2D电液比例换向阀关键设计参数对其动态特性的影响,仿真结果表明2D阀具有良好的动态特性。6.对滚轮压扭型和位移放大型2D电液比例换向阀分别进行了静态和动态研究,实验结果表明:相同系统压力下输出相同流量时,位移放大型2D阀的放大倍数为2.5;输出流量最大为190 L/min,颤振补偿后滞环小于4.5%,2D换向阀导控级泄漏很小,为0.2 L/min;位移未放大时2D阀-3dB、-90°对应的频宽约为12Hz;阶跃响应的上升时间约为0.45s,位移放大后-3dB、-90°对应的频宽约为38Hz;阶跃响应的上升时间约为0.20 s,位移放大后阀的动态响应得到了较大的提高。