基于永磁彈簧的直動式溢流閥設(shè)計方案

　　溢流閥大多使用螺旋壓縮彈簧作為調(diào)壓元件和復(fù)位元件，在使用過程中可能會出現(xiàn)疲勞斷裂、氫脆斷裂、腐蝕斷裂、受壓失穩(wěn)和傾斜卡死等故障現(xiàn)象。嚴(yán)重影響閥的性能和對整個液壓系統(tǒng)的控制。永磁彈簧是利用永磁體間的磁力一氣隙特性實現(xiàn)類似金屬彈簧的彈簧磁力一氣隙性能，結(jié)構(gòu)上的非接觸特點使其具有可動件質(zhì)量小、無磨損、功耗低、壽命長、噪聲小和無需潤滑等優(yōu)點，同時永磁壓縮彈簧具有大剛度，通過合理設(shè)計可在特征T作點實現(xiàn)良好的線性力學(xué)特性。近年來，隨著高性能磁鐵材料的不斷涌現(xiàn)，永磁彈簧的小體積、大推力以及優(yōu)良耐循環(huán)沖擊的性能優(yōu)勢更加凸顯，使它有望取代機械彈簧用于伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵液壓元件，以有效克服機械彈簧易失穩(wěn)失效的缺點，并簡化結(jié)構(gòu)、降低噪聲，使產(chǎn)品的快速性、可靠性和穩(wěn)定性提升成為可能。對于永磁彈簧應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)外一些學(xué)者作了相關(guān)研究。楊逢瑜利用磁力彈簧之間的吸引力設(shè)計永磁式單向閥和永磁式卸荷閥，并得出永磁彈簧能提高反應(yīng)速度、降低壓力波動、延長液壓元件壽命的結(jié)論；司國雷拍1設(shè)計一款永磁壓縮彈簧式溢流閥，并通過試驗發(fā)現(xiàn)在相同條件下，永磁彈簧溢流閥比普通溢流閥體積小、壓力波動??；德圉的Stefan Gassmann和Lienhard Pagel利用異名磁體相吸設(shè)計了一種專用于流體印刷電路板技術(shù)的平面永磁溢流閥。吸力彈簧磁力隨氣隙增大逐漸減小的這一特點使得該閥的開啟特性顯著提高，同時具有良好的閉合特性、白對中性，但此方向的研究資料仍相對較少，且大多處于理論層面，仍有許多問題亟待深研究。

　　本研究根據(jù)航空伺服系統(tǒng)溢流閥的技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計了永磁彈簧式溢流閥結(jié)構(gòu)，建立精確的永磁彈簧氣隙一磁力非線性模型，分析其力學(xué)特性，并揭示不同構(gòu)型、氣隙調(diào)節(jié)對磁場分布規(guī)律的影響，為磁性元件的設(shè)計和開發(fā)提供理論依據(jù)。