1、某水下驅動系統(tǒng)，以高壓壓縮空氣為動力源，可實現(xiàn)負載的高速發(fā)射。該水下驅動系統(tǒng)由高壓儲氣瓶、電磁控制閥、驅動氣缸和負載等組成，通過電磁控制閥實現(xiàn)負載的高速驅動控制。為實現(xiàn)驅動系統(tǒng)功能，要求該控制閥具有高壓、大流量、快速響應和流量三級可調的特性?，F(xiàn)有高壓大通徑氣動電磁閥普遍采用先導式結構，存在響應速度和流通能力相互制約的缺點，電磁閥的通徑越大，開啟響應速度越慢，難以同時滿足驅動系統(tǒng)控制閥的快速響應和大流量的要求，且都不具備流量調節(jié)功能。經調

2、研，目前市場上和相關報道中還沒有高壓氣動電磁閥的性能能夠滿足該高壓驅動系統(tǒng)的要求。為解決這一問題，提出一種新型并聯(lián)閥芯式高壓氣動電磁閥的結構設計，針對該新型電磁閥，展開一系列的研究工作，包括結構設計、數(shù)學建模、仿真、優(yōu)化及性能試驗等。
　　論文首先針對傳統(tǒng)結構電磁閥大流量與快速響應相互制約的技術問題，提出了一種并聯(lián)閥芯式電磁閥的設計思想，即以三個響應速度較快的小通徑電磁閥集成并聯(lián)構成一個大通徑電磁閥，該大通徑電磁閥可同時滿足大流量

3、、快速響應及流量可調的需求。通過對單個電磁結構及并聯(lián)閥排布方式的研究，完成了采用三個先導式電磁閥并聯(lián)的高壓氣動電磁閥的整體結構設計。運用CFD仿真軟件對主閥單元和流道布局進行了仿真研究，使結構形式有利于閥的總體技術性能的實現(xiàn)。
　　深入分析了并聯(lián)閥芯式高壓氣動電磁閥的開啟過程，建立了先導式高壓氣動電磁閥開啟過程的數(shù)學模型。根據先導式電磁閥的開啟響應特性，將電磁閥的開啟響應時間分為銜鐵觸動時間、銜鐵運動時間、氣控腔定容放氣時間和主閥

4、芯運動時間四個部分，理論推導了四部分響應時間與結構參數(shù)的解析表達式，為研究電磁閥主要結構參數(shù)對開啟響應的影響提供了理論基礎。結合所建立的先導式高壓氣動電磁閥開啟過程的數(shù)學模型，對電磁閥的開啟響應進行了仿真研究，分析了勵磁電壓、先導閥通徑、操作壓力、主閥芯直徑和行程等參數(shù)對開啟響應時間影響的基本規(guī)律。以電磁閥的開啟響應時間為優(yōu)化目標，運用多種群遺傳算法，對電磁閥進行參數(shù)優(yōu)化，為滿足控制閥開啟響應時間指標提供了基本保證。
　　研制了并

5、聯(lián)閥芯式高壓氣動電磁閥的試驗樣機，并設計試驗系統(tǒng)對電磁閥的開啟響應、流量特性、密封性能及其在模擬驅動系統(tǒng)中的表現(xiàn)進行了試驗研究。為檢測電磁閥主閥芯的開啟響應，設計了導桿外引、膠管外套式全行程柔性密封的主閥芯位移測量裝置，該裝置可以在高壓可靠密封和不影響主閥動作的條件下，直接測量主閥芯開啟過程，準確獲得了電磁閥的開啟響應時間這一關鍵性能參數(shù)。在10MPa壓力下，測得電磁閥的開啟響應時間為48.2ms，且三個并聯(lián)閥芯開啟同步性較好。利用聲速

6、排氣法測得三主閥芯同時開啟時，電磁閥的有效面積可達l19.8mm2，三級可調流量分別為890L/s、1600L/s和2100L/s。
　　結合并聯(lián)閥芯式高壓氣動電磁閥的數(shù)學模型，建立了水下驅動系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行了仿真研究，分析了開啟閥芯數(shù)和儲氣瓶初始壓力對負載速度的影響。根據等效質量負載原理，以所研制的并聯(lián)閥芯電磁閥為控制閥構建了模擬驅動系統(tǒng)，對并聯(lián)閥芯閥在模擬驅動系統(tǒng)中的應用效果進行了試驗研究。試驗結果表明，在安全條件許可的