Halbach陣列磁彈簧減壓閥特性研究

郭 龍， 吳張永， 楊瑜君， 蔣佳駿， 朱啟晨

(1.昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 云南 昆明 650500； 2.云南開(kāi)放大學(xué) 開(kāi)放教育學(xué)院， 云南 昆明 650101)

引言

減壓閥是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力控制元件之一，是利用液流流過(guò)縫隙產(chǎn)生壓降的原理，使出口油壓低于進(jìn)口油壓的壓力控制閥[1-3]。現(xiàn)有減壓閥均依靠機(jī)械彈簧實(shí)現(xiàn)預(yù)緊、調(diào)壓以及復(fù)位功能[4-5]。機(jī)械彈簧在使用過(guò)程中易出現(xiàn)應(yīng)力松弛和疲勞斷裂等失效模式，一旦失效出現(xiàn)斷裂或松弛、卡死現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致減壓閥故障，進(jìn)而影響減壓閥穩(wěn)壓精度和響應(yīng)速度。隨著電磁學(xué)以及磁性材料技術(shù)的不斷發(fā)展，磁彈簧因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速以及無(wú)疲勞磨損等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。同時(shí)作為無(wú)接觸式彈簧機(jī)構(gòu)，磁彈簧能有效避免機(jī)械彈簧應(yīng)力松弛和疲勞斷裂等問(wèn)題[6-7]。

部分學(xué)者基于磁彈簧設(shè)計(jì)了磁彈簧溢流閥以及單向閥[8-9]，有效解決了機(jī)械彈簧應(yīng)力失效及疲勞斷裂的問(wèn)題，提升了液壓元件的性能。但是所設(shè)計(jì)的磁彈簧結(jié)構(gòu)大多為2塊永磁體直接構(gòu)成的普通磁彈簧，磁力較小，僅能滿足較低的壓力工況[10-13]。

Halbach陣列是一種永磁體排列方式，通過(guò)將不同磁化方向的永磁體按照一定的順序排列，使得陣列一邊的磁場(chǎng)顯著增強(qiáng)而另一邊顯著減弱，且很容易得到在空間較理想的正弦分布磁場(chǎng)。Halbach陣列磁彈簧在磁懸浮軌道[14]、高精度直線電機(jī)[15]以及核磁共振[16-17]等領(lǐng)域得到了廣泛研究和應(yīng)用，其研究重心主要集中在陣列彈簧的磁體結(jié)構(gòu)[18-20]、導(dǎo)磁包覆、排列方式[21]以及計(jì)算模型等方面，而關(guān)于Halbach陣列在液壓閥類元件中的研究還鮮有報(bào)道。

因此，本研究以直動(dòng)式減壓閥為對(duì)象，將Halbach陣列磁彈簧代入減壓閥進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使磁能集中在一側(cè)，在相同體積下，最大程度的利用磁能，改善機(jī)械彈簧應(yīng)力失效和疲勞斷裂、普通磁彈簧在相同體積下磁力小的問(wèn)題，提升減壓閥穩(wěn)壓精度和響應(yīng)速度。

1 Halbach陣列磁彈簧減壓閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 工作原理和材料選擇

1) 工作原理

Halbach陣列磁彈簧由2塊以上的Halbach陣列按一定規(guī)律搭配組成，進(jìn)而改變普通永磁體磁力線分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)磁力線單側(cè)匯聚分布[22]。

2) 材料選型

永磁材料又可分為金屬永磁材料、鐵氧體永磁材料和稀土永磁材料等。相較于其他永磁材料，稀土釹鐵硼具有較高的矯頑力、最大磁能積及剩余磁化強(qiáng)度。本研究采用N52型燒結(jié)釹鐵硼。

1.2 結(jié)構(gòu)選型

Halbach陣列理想情況下磁場(chǎng)分布如圖1a所示，即相鄰永磁體充磁角度越小，其磁力線越符合正弦分布，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，受永磁體內(nèi)部釹鐵硼燒結(jié)厚度以及外部鋅鍍層厚度影響，難以實(shí)現(xiàn)正弦分布的理想情況，因此通常將相鄰永磁體充磁角度設(shè)定為45°與90°，即形成如圖1b所示的4模塊以及如圖1c所示的8模塊Halbach陣列。受閥芯尺寸限制，應(yīng)選擇較小模塊數(shù)的陣列結(jié)構(gòu)，因此本研究選取直線型4模塊Halbach陣列作為Halbach陣列磁彈簧結(jié)構(gòu)。

圖1 Halbach陣列示意圖

1.3 Halbach陣列磁彈簧磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算理論

1) Halbach磁彈簧間隙磁斥力解析計(jì)算

將空間中永磁體產(chǎn)生的恒定靜磁場(chǎng)能量，等效替換為通電線圈產(chǎn)生的恒定靜磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)磁化強(qiáng)度矢量總是位于橫截面所在平面內(nèi)，可將Halbach陣列磁彈簧空間模型簡(jiǎn)化為平面二維磁場(chǎng)模型進(jìn)行分析。將Halbach陣列磁彈簧視為2個(gè)長(zhǎng)條永磁體，兩永磁體磁極化強(qiáng)度矢量為J1，J2，剩磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，B2，橫截面微面積為dS1，dS2，在二維平面坐標(biāo)系XOZ截面中提取微小面積dS進(jìn)行分析。

將XOZ平面坐標(biāo)所得結(jié)果進(jìn)行積分，即可得到Halbach陣列磁彈簧單位長(zhǎng)度下總能量：

(1)

式中，μ0—— N52型釹鐵硼導(dǎo)磁率

θ——r與x軸正方向夾角(r為同一橫截面兩細(xì)長(zhǎng)永磁體間距離)

β1——J1與x軸正方向夾角

β2——J2與x軸正方向夾角

本研究所設(shè)計(jì)Halbach陣列磁彈簧用于替代直動(dòng)式減壓閥機(jī)械彈簧，工作環(huán)境為液壓介質(zhì)包裹下的Z方向高頻率動(dòng)態(tài)位移。因此描述Halbach陣列磁力具體移動(dòng)情況需采用虛功位移原理法，假設(shè)磁彈簧系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有一個(gè)磁鐵在廣義坐標(biāo)下發(fā)生位移變化，此時(shí)系統(tǒng)做功過(guò)程為：

dA=dW+fdg

(2)

式中， dA—— 外部加載能量

dW—— 磁場(chǎng)能量增量

fdg—— 磁場(chǎng)力所做的功

在Halbach陣列磁彈簧Z向往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，無(wú)外界充磁發(fā)生，因此可視外部加載能量為0，當(dāng)外界提供能量為0時(shí)，可得dW=-fdg，因此可知磁力為：

(3)

依據(jù)式(1)對(duì)Z0求偏導(dǎo)，即可求出Z方向分力為：

(4)

(5)

1.4 Halbach陣列磁彈簧結(jié)構(gòu)與仿真

Halbach陣列磁彈簧因磁力線在單側(cè)密集分布，為同時(shí)發(fā)揮兩側(cè)Halbach陣列單側(cè)強(qiáng)磁特性，因此Halbach陣列磁彈簧受力模式需設(shè)計(jì)為斥力型。同時(shí)為了更好適應(yīng)液壓元件實(shí)際工況，本研究在4模塊Halbach陣列的基礎(chǔ)上提出一種Halbach陣列磁彈簧結(jié)構(gòu)，主要由永磁材料與軟磁材料配合組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，通過(guò)將初始導(dǎo)磁率、矯頑力和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度都較為符合的DT4純鐵作為導(dǎo)磁材料引導(dǎo)磁力線分布，在減少非接觸區(qū)域磁密的同時(shí)，進(jìn)一步提高了相鄰接觸面氣隙磁密[23]。

圖2 Halbach陣列磁彈簧結(jié)構(gòu)原理圖

已知Halbach陣列磁彈簧磁力隨間隙增大逐漸減小，因此工作區(qū)間需盡量設(shè)置在間隙較小處，同時(shí)為避免Halbach陣列因減壓閥隨閥芯高頻運(yùn)動(dòng)時(shí)磁體間擦碰，需要通過(guò)設(shè)置合理軟磁材料限制永磁體間產(chǎn)生直接碰撞。因此，不能以永磁體零間隙作為設(shè)計(jì)參考，應(yīng)該以1 mm處間隙磁力與減壓閥最大調(diào)定壓力作為減壓閥閥芯運(yùn)動(dòng)平衡聯(lián)立的依據(jù)，假設(shè)忽略閥芯與閥體間摩擦阻力及穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，閥芯受力平衡公式為：

A·v=FH+G

(6)

式中，A—— 閥芯作用面積

v—— 進(jìn)、出油口油液流速

FH—— Halbach陣列磁彈簧磁力

G—— 閥芯、導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)以及Halbach陣列整體質(zhì)量

其中，Halbach陣列磁彈簧間隙磁力為：

FH=FZ+Ktxt

(7)

式中，F(xiàn)Z—— 磁彈簧預(yù)緊力

Kt—— 磁彈簧剛度

xt—— 磁彈簧間隙距離

代入式(5)Z向間隙磁力推導(dǎo)結(jié)果可得：

(8)

1) 不同相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度對(duì)Halbach陣列磁彈簧影響

在直動(dòng)式減壓閥的工況中，彈簧所在閥腔多為圓形流道，磁彈簧在工作過(guò)程中可能存在沿Z軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，因此，將通過(guò)仿真分析不同相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度對(duì)Halbach陣列磁彈簧影響。仿真設(shè)置數(shù)據(jù)如表1所示，按照按磁體寬度L分為6組進(jìn)行仿真分析，磁彈簧各角度仿真云圖，如圖3所示，仿真數(shù)據(jù)曲線如圖4所示。

圖3 不同相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度Halbach陣列磁彈簧磁場(chǎng)仿真云圖

表1 不同相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度永磁彈簧仿真參數(shù)

由圖4可以看出，Halbach陣列磁彈簧相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)磁斥力最大，隨著相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度逐漸增大，磁斥力明顯降低，綜合分析后發(fā)現(xiàn)2個(gè)主要原因：首先， 根據(jù)對(duì)每塊永磁體受力情況獨(dú)立分析閥芯， 當(dāng)磁彈簧開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，部分永磁體由于對(duì)應(yīng)永磁體充磁方向發(fā)生變化，斥力急劇降低，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度逐漸升高時(shí)，部分永磁體受力呈現(xiàn)為吸引力，進(jìn)而抵消了Halbach陣列磁彈簧整體結(jié)構(gòu)的排斥力；其次，當(dāng)磁彈簧相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度變化時(shí)，磁彈簧間相對(duì)面積開(kāi)始減小，進(jìn)一步加速了整體磁斥力的下降，當(dāng)相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度逐漸接近90°時(shí)，磁彈簧間相對(duì)面積逐漸增大，在圖4中90°區(qū)域呈現(xiàn)微弱上升趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)Halbach陣列磁彈簧相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度仿真分析，發(fā)現(xiàn)減壓閥閥體應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮對(duì)磁彈簧的限位功能，限定磁彈簧相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度不得超過(guò)±5°。

圖4 不同相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度時(shí)Halbach陣列磁場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)圖

2) Halbach陣列磁彈簧力-位移特性仿真

利用Maxwell軟件進(jìn)行磁力仿真，得到Halbach陣列磁彈簧間隙在1～30 mm內(nèi)的力-位移特性，如圖5所示。

圖5 減壓閥磁彈簧力-位移仿真數(shù)據(jù)圖

由圖5可以看出，經(jīng)過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的Halbach陣列磁彈簧，在間隙較小處磁斥力相對(duì)于無(wú)導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)Halbach陣列磁彈簧得到了明顯提升，隨著磁彈簧間隙逐漸增大，所設(shè)計(jì)的導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)對(duì)于磁斥力的提升效果逐漸降低，最終隨著間隙提高，2種結(jié)構(gòu)磁斥力在接近零位處逐漸趨于相同。

1.5 Halbach陣列磁彈簧減壓閥閥體結(jié)構(gòu)

Halbach陣列磁彈簧減壓閥基本結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，主體結(jié)構(gòu)參照直動(dòng)式減壓閥閥閉環(huán)自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)主要由閥體、閥芯、導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)、閥體密封端蓋、螺桿密封端蓋、調(diào)壓手輪、密封墊圈以及液壓密封堵頭等部分組成，為進(jìn)一步降低閥體運(yùn)行過(guò)程中的漏磁現(xiàn)象，改善Halbach陣列磁彈簧減壓閥磁路，除Halbach陣列磁彈簧及導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)外，閥體、閥芯及間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)加工材料均采用鋁合金。

1.閥體 2.閥芯 3.導(dǎo)磁結(jié)構(gòu) 4.Halbach 陣列磁彈簧 5.閥體密封端蓋 6.螺桿密封端 7.調(diào)壓手輪 8.調(diào)節(jié)螺桿 9.密封墊圈 10.液壓密封堵頭

工作原理：液壓系統(tǒng)主路的高壓油液由P口進(jìn)入減壓閥，經(jīng)閥體與閥芯組合形成的環(huán)形節(jié)流流道由A口流出，其間在減壓閥出口處設(shè)有反饋流道，使高壓油液同時(shí)作用于閥芯左側(cè)，當(dāng)油液對(duì)閥芯作用力小于或等于Halbach陣列磁彈簧預(yù)設(shè)壓力時(shí)，閥芯位置不發(fā)生變化；當(dāng)油液對(duì)閥芯作用力大于Halbach陣列磁彈簧預(yù)設(shè)壓力時(shí)，閥芯向右移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中閥芯與閥體間開(kāi)度減小，致使出口壓力降低，當(dāng)出口A處壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，閥芯受力進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，出口A處壓力實(shí)現(xiàn)減壓。同時(shí)由于閥芯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)有部分油液進(jìn)入磁彈簧工作腔，為避免二次油腔壓力變化影響閥芯受力平衡，由出油口T接油箱完成卸油。

2 Halbach陣列磁彈簧減壓閥性能仿真分析

為研究Halbach陣列磁彈簧對(duì)于直動(dòng)式減壓閥性能的影響，利用AMESim仿真軟件對(duì)Halbach陣列磁彈簧減壓閥靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真。通過(guò)分析Halbach陣列磁彈簧減壓閥工作原理，建立其與同規(guī)格參數(shù)的機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥仿真模型，分別對(duì)其靜態(tài)壓力-流量特性以及出口壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析。

2.1 Halbach陣列磁彈簧減壓閥仿真模型

Halbach陣列磁彈簧減壓閥的仿真模型如圖7所示。通過(guò)AMESim對(duì)Halbach陣列磁彈簧減壓閥參數(shù)設(shè)置，各模塊具體參數(shù)如表2所示，其中彈簧剛度及預(yù)緊力由力-位移仿真曲線代入生成。

表2 Halbach陣列磁彈簧減壓閥系統(tǒng)參數(shù)

1.活塞 2.質(zhì)量塊 3.帶環(huán)形截面節(jié)流孔的閥芯 4.活塞 5.帶彈簧的活塞 6.溢流閥 7.液壓泵 8.電機(jī) 9.可控節(jié)流閥 10.分段線性信號(hào)源 11.節(jié)流閥 12.具有壓力動(dòng)力學(xué)的液壓容積

2.2 減壓閥動(dòng)態(tài)特性仿真

設(shè)置步長(zhǎng)為0.001 s，仿真時(shí)間0.05 s，系統(tǒng)進(jìn)口壓力pi分別設(shè)定為4.5，7，7 MPa，出口壓力po分別為2.5，2.5，5 MPa，得到2種減壓閥階躍壓力響應(yīng)曲線，如圖8所示。

由圖8可知，在出口壓力分別po為2.5 MPa和5 MPa，進(jìn)口壓力pi分別為4.5 MPa和7 MPa時(shí)，2種減壓閥動(dòng)態(tài)曲線輪廓較為接近，超調(diào)量與瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間無(wú)明顯差異；當(dāng)po為2.5 MPa，pi為7 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥相比機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥超調(diào)率降低約24%，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間減少約21%。

圖8 2種減壓閥動(dòng)態(tài)特性仿真圖

2.3 壓力-流量特性分析

在表2的參數(shù)設(shè)置基礎(chǔ)上，設(shè)定仿真時(shí)間隔為0.1 s，得到同一出口壓力下Halbach陣列磁彈簧減壓閥與機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥壓力-流量特性曲線，如圖9所示。

由圖9可知，在出口調(diào)定壓力為2.5 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥壓力損失比機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥小約8.92%，當(dāng)出口調(diào)定壓力升高至20 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥壓力損失比機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥小約0.63%。

3 Halbach陣列磁彈簧減壓閥性能測(cè)試分析

為驗(yàn)證Halbach陣列磁彈簧減壓閥仿真結(jié)果，搭建對(duì)應(yīng)試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)Halbach陣列磁彈簧減壓閥動(dòng)、靜態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試分析，圖10為Halbach陣列磁彈簧減壓閥試驗(yàn)回路原理圖。

1.油缸 2.過(guò)濾器 3.液壓泵 4.溢流閥 5.二位二通電磁換向閥 6.溫度計(jì) 7.壓力表 8.被試減壓閥 9.節(jié)流閥 10.流量計(jì)

3.1 減壓閥動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)與分析

設(shè)置系統(tǒng)進(jìn)口壓力分別為4.5，7，7 MPa，出口壓力分別為2.5，2.5，5 MPa進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)將溢流閥壓力調(diào)定為4.5 MPa，待測(cè)減壓閥出口壓力調(diào)定為2.5 MPa，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，若系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，則開(kāi)啟電磁換向閥，使液流通道暫時(shí)切斷，打開(kāi)綜合液壓試驗(yàn)臺(tái)壓力信號(hào)采集軟件，調(diào)整好相關(guān)程序后關(guān)閉電磁換向閥，使得電磁換向閥回歸自然位，采集此時(shí)進(jìn)口壓力瞬間變化時(shí)待測(cè)閥動(dòng)態(tài)特性，將溢流閥壓力調(diào)定為7.0 MPa，重復(fù)上述操作直至第一組數(shù)據(jù)測(cè)試完成。第二組試驗(yàn)將溢流閥壓力調(diào)定為7.0 MPa，待測(cè)閥出口壓力調(diào)定為5 MPa，其余試驗(yàn)流程與第一組相同。兩組試驗(yàn)完成后更換待測(cè)閥進(jìn)行同樣流程的兩組對(duì)比試驗(yàn)，生成如圖11所示兩種減壓閥不同出口調(diào)定壓力下動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn)圖。

由圖11可以看出，當(dāng)出口調(diào)定壓力為2.5 MPa，進(jìn)出口壓差為2 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥與機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥相比，壓力脈沖小0.145 MPa，響應(yīng)時(shí)間基本相同；當(dāng)出口調(diào)定壓力為2.5 MPa，進(jìn)出口壓差為4.5 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥比機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥壓力脈沖小0.57 MPa，響應(yīng)時(shí)間快0.03 s；當(dāng)出口調(diào)定壓力為5.0 MPa，進(jìn)出口壓差為2 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥比機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥壓力脈沖小0.169 MPa，響應(yīng)時(shí)間基本相同。綜合比對(duì)各組測(cè)試數(shù)據(jù)趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)出口壓差由2 MPa上升至4.5 MPa時(shí)，Halbach陣列磁彈簧減壓閥對(duì)壓力脈沖的抑制效果更高，響應(yīng)時(shí)間也優(yōu)于機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥。試驗(yàn)結(jié)果與仿真基本吻合，有效驗(yàn)證了其仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖11 兩種減壓閥動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)圖

3.2 減壓閥靜態(tài)特性試驗(yàn)與分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出壓力-流量曲線，如圖12所示。

由圖12可以看出，Halbach陣列磁彈簧減壓閥運(yùn)行平穩(wěn)，在2.5 MPa與5.0 MPa工況下具有良好的靜態(tài)特性，且橫向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn)Halbach陣列磁彈簧減壓閥在實(shí)驗(yàn)中壓力損失小于機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥，具有更好的穩(wěn)壓精度。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算擬合發(fā)現(xiàn)兩種減壓閥壓力-流量曲線斜率與仿真基本相同，誤差在5%以內(nèi)，證明了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖12 壓力-流量特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖

3.3 試驗(yàn)誤差分析

仿真和試驗(yàn)存在一定偏差，究其原因如下：

(1) Halbach陣列磁彈簧靈敏度較高，試驗(yàn)過(guò)程中手動(dòng)調(diào)壓造成的誤差較大；

(2) 仿真過(guò)程中忽略了Halbach陣列磁彈簧和閥芯與閥體間摩擦阻力；

(3) 試驗(yàn)過(guò)程中，不同工作溫度下液壓介質(zhì)的黏度有所不同，磁性材料出現(xiàn)退磁現(xiàn)象；

(4) 仿真過(guò)程中對(duì)實(shí)際的復(fù)雜流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有考慮。

4 結(jié)論

(1) 提出一種Halbach陣列磁彈簧減壓閥，利用Maxwell軟件對(duì)Halbach陣列磁彈簧偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)磁斥力最大，隨著相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度逐漸增大磁斥力明顯降低；

(2) 利用AMESim軟件對(duì)減壓閥模型進(jìn)行靜態(tài)壓力-流量特性仿真，與同規(guī)格機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥相比，壓力損失減小約0.63%～8.92%，穩(wěn)壓精度更高；

(3) 利用AMESim軟件對(duì)減壓閥模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)出口壓力響應(yīng)特性仿真，與同規(guī)格機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥相比，壓力脈沖更小，響應(yīng)時(shí)間更快，減少約21%，超調(diào)率降低約24%，具有更高的動(dòng)態(tài)特性；

(4) 對(duì)所設(shè)計(jì)的Halbach陣列磁彈簧減壓閥與同規(guī)格機(jī)械彈簧直動(dòng)式減壓閥進(jìn)行靜態(tài)流量-壓力特性測(cè)試與動(dòng)態(tài)出口壓力響應(yīng)特性測(cè)試，Halbach陣列磁彈簧減壓閥壓力脈沖更小，穩(wěn)壓精度更高，響應(yīng)時(shí)間更快，試驗(yàn)與仿真結(jié)論基本一致。