银奖 | 第八届“上银优秀机械博士论文奖”获奖论文系列报道（三）|163

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第八届上银优秀机械博士论文奖跟踪报道

第八届上银优博奖从2017-2018年度两岸四地70余所高校1500余名博士学位获得者中，经学校限额推荐、300余位专家初审、复审评议，有30篇论文进入终审答辩，再由终审委员会评出21篇优秀博士论文，其中金奖1篇，银奖2篇、铜奖3篇、优秀奖5篇，佳作奖10篇。此外，另有3篇论文授予特别奖。

2018年11月9-10日，来自16所高校的“第8届上银优秀机械博士论文奖”获奖博士和导师从全国各地齐聚蓉城成都，分享交流各自的获奖论文、科研成果，并在颁奖典礼中接受了隆重的授奖。

该奖项的设立旨在为提升中国制造技术的水平，加强高层次创造性人才的培养工作，鼓励创新精神，提高中国机械工程及其自动化领域博士生教育的质量；激发与鼓励中国青年学子投入机械工程及其自动化领域研发及创意应用，培养优秀机械工程人才，增进企业界与学术界之互动，进而促进机械工业技术之提升与创新。

所有获奖导师及博士生与颁奖嘉宾合影

我们《机械工程学报》编辑部作为特邀媒体对本届获奖论文进行跟踪报道。今天，小编为大家带来的是银奖论文的相关信息。欢迎各位持续关注！

论文奖项：银奖

论文名称：级间液压-机械双反馈新原理及其在大流量控制阀中的应用研究

作者：刘建彬

指导教师：杨华勇教授，谢海波教授

单位：浙江大学

论文摘要

液压传动系统广泛用于各类机电装备，而液压阀是液压系统中用于控制液体的压力、流量和方向的核心元件，对液压系统的性能、可靠性和经济性有重要影响。流量阀通过改变节流阀口的开度来调节通过流量，进而控制负载装备的运动速度，是三大类液压阀之一。多级流量阀以各种级间反馈方式实现先导阀芯对主阀芯的位移控制，进而通过主阀芯完成流量调节，用于实现更大的流量控制等级。常见的级间反馈控制方式有液压反馈、机械反馈、液压跟随以及电反馈四种。随着流量阀在可靠性、泄漏性、启闭动态特性以及负载适应性等方面的需求日益提高，探索级间多反馈原理，综合利用上述各反馈方式的优点，克服单一反馈方式在可靠性、阀芯位移控制精度或响应速度等方面的局限性，对于高性能流量阀研究势在必行。本文针对流量阀级间双反馈新原理及应用展开研究，选题具有重要的学术研究价值和很强的工程应用前景。

现有单反馈原理以单一反馈方式将主阀芯位移转化为控制腔压力升高或先导阀芯受力增大，进而实现对主阀芯位移的比例控制。转化为控制腔压力升高的方式可靠性及稳定性好，而转化为先导阀芯受力增大的方式精度高且快速性好。本文提出了级间液压-机械双反馈新原理，通过液压和机械两路反馈的共同作用将主阀芯位移同时转化为控制腔压力升高和先导阀芯受力增大，双反馈方式作用互补，在继承了各自优点外，还使液压阀具备了结构简单、密封数量少、控制区间宽度大等额外优点。

本文提出了主阀芯上的带通油孔的减振尾结构，可通过液流冲击作用抵消开启方向的液动力，进而改变阀芯液动力的方向，同时降低液动力幅值。在仿真与试验中，反向液动力变向，且其幅值与无减振尾相比分别减小88.3%和87.5%。

本文创新设计了先导阀芯尾部的快关阀口结构，快关阀口在先导阀芯关闭至一定开度时打开并直接连通负载口与控制腔，加快控制腔压力的飞升过程，提高两阀芯的关闭速度。研究表明，快关阀口的引入可使主阀芯关闭时间缩短22%。

本文创新研制了基于级间液压-机械双反馈原理的大流量负载控制阀。样机在汽车起重机变幅系统中的应用试验结果表明，与目前市场上的主流负载控制阀相比，控制区间宽度增加11%，在高负载压力下的控制压力滞回减小60%，开启时间减小58%，关闭时间减小17%。

课题相关论文

EI论文

1.Liu J, Xie H. Research on Characteristics and Key Design Parameters of a Pilot-Assisted Load Control Valve[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014,541:1203-1210.

SCI论文

1.Liu J, Xie H, Yang H. Static and dynamic performance improvement of a hydraulic feedback flow control valve for the application of load control by introducing force feedback and compensation orifice[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2018: 0954406218810303.

2.Liu J, Xie H, Hu L, et al. Realization of direct flow control with load pressure compensation on a load control valve applied in overrunning load hydraulic systems[J]. Flow Measurement and Instrumentation, 2017,53, Part B:261-268.

3.Liu J, Xie H, Hu L, et al. Flow force regulation of the main poppet in a large flow load control valve[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 2017, 231(8): 706-720.

4.Liu J, Yang H, et al. Design of pilot-assisted load control valve with load velocity control ability and fast opening feature[J]. ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING, 2015,7(11): 1-9.

5.Xie H, Liu J, Hu L, et al. Design of pilot-assisted load control valve for proportional flow control and fast opening performance based on dynamics modeling[J]. SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL, 2015,235:95-104.

6.Xie H, Tan L, Liu J, et al. Numerical and Experimental Investigation on Opening Direction Steady Axial Flow Force Compensation of Converged Flow Cartridge Proportional Valve[J]. Flow Measurement and Instrumentation, 2018, 62: 123-134.

7.Xie H, Tan L, Liu J, et al. Research on Influence of Different types of Orifice on Axial Steady-state Flow Force in Cartridge Proportional Valve[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2018: 0954406218810303.

发明专利：

1.谢海波,刘建彬,杨华勇. 应用位移-力反馈原理的先导大流量负载控制阀. 专利号：201310564977.1.

2.谢海波,刘建彬,张国龙,杨华勇. 分体先导负载控制阀. 专利号：201310749304.3.

3.谢海波,刘建彬,杨华勇. 先导式负载控制阀的试验系统. 专利号：201410010744.1.

4.谢海波,刘建彬,杨华勇. 将溢流功能集成于先导阀芯的二级负载控制阀. 专利号：201410611180.7.

5.谢海波,刘建彬,杨华勇. 一种先导式负载控制阀的阀芯动态测试系统. 专利号：201610331364.7.

6.谢海波,刘建彬,杨华勇. 用于单边滑阀阀芯反向液动力消除的减振尾结构. 专利号：201610645458.1.

7.谢海波,刘建彬,杨华勇. 一种大流量负载控制阀的阀芯液动力测试系统与测试方法. 专利号：201610329589.9.

8.谢海波,宋晨,刘建彬,梁巍,吕九九,宫华胜. 再制造油缸性能检测平台. 专利号：201510150840.0.

9.谢海波,梁巍,杨华勇,刘建彬,宋晨. 将溢流功能集成于主阀芯的直动式负载控制阀. 专利号：201510207823.6.

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