机械工程学报

作者：杨帅, 姚静, 位腾飞, 张鹏远, 王运昌, 殷航, 丘铭军

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;2. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室 秦皇岛 066004;3. 中国重型机械研究院股份公司金属成形技术与重型装备全国重点实验室 西安 710032

关键词：低功耗,数字阀,响应时间,动态特性,响应面法；

基金：国家重点研发计划(2022YFC2805703)、国家自然科学基金(51975507)和河北省自然科学基金联合基金(E2021203250)资助项目。

针对传统数字阀在当前驱动方法控制下存在动态响应慢，启闭响应时间受工作压力影响大，驱动控制方法复杂以及能耗高等问题，在设计的一种新型低功耗数字阀基础上，提出一种基于响应面法的低功耗数字阀驱动参数匹配方法，在保证低功耗的同时改善其动态响应特性。通过建立低功耗数字阀的动态响应模型，分析工作压力和驱动参数对启闭响应时间的影响；基于响应面法构建启闭响应时间预测模型，以响应时间1 ms为目标，得到启闭过程中驱动参数与工作压力之间的匹配关系；搭建低功耗数字阀试验平台，验证动态模型的准确性和驱动参数匹配方法的有效性。测试结果表明，在3～19 MPa工作压力范围内，开启和关闭响应时间最长分别为1.08 ms和1.09 ms，最短分别为1.06 ms和1.07 ms，变化率均小于2%，匹配后的驱动参数有效改善了阀的动态特性及其变压力工况下的稳定性，并且长时间工作后阀温度维持在80℃左右，低功耗效果明显。

来源：2025年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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