水压传动技术因其安全、环保、低成本的显著优势,广受国内外液压行业的青睐,尤其在自然环境日益恶化的今天,成为了学科发展的热点话题。水压比例阀作为水压传动技术中的重要控制元件,其性能直接影响水压系统的控制性能。随着数字化时代的到来,液压行业同样受到了数字化浪潮的冲击。高速开关阀因其结构简单、响应速度快、可不经D/A转换而直接接受数字信号的优势,成为了数字化液压道路上的基石,被广泛用作数字式液压元件的先导组成部分。本文研制了一种基于高速开关阀的水压比例阀,主要工作如下:在调查大量国内外研究资料的基础上,针对产品需求,确定该水压比例阀额定流量30L/min,额定压力10MPa。基于高速开关阀高频、小流量的特点,设计了一种自带主阀芯的水压高速开关阀,其主级与先导级均采用板阀结构,降低加工难度的同时提高密封可靠性。首先对水压高速开关阀存在的技术难点提出相应的解决措施后进行阀体与电磁铁的参数计算与结构设计,并采用Maxwell电磁仿真软件对电磁铁磁场分布特性及输出电磁力进行仿真分析。在水压高速开关阀的研究基础上,研制了一种水压比例阀。采用四组水压高速开关阀集成为全桥液阻网络,通过控制电磁铁的得电顺序实现三位四通比例控制性能,对集成化设计中所存在的技术难点进行分析的基础上进行机-液动力学理论分析,完成水压比例阀模型建立。采用Fluent流场仿真软件对主阀口流场特性进行分析,发现流道内存在漩涡引起压力损失,导致气蚀现象的发生,重新对主阀口流道进行优化设计基本消除了这一现象。最后,加工出了水压高速开关阀及水压比例阀样机,并对其动、静态特性进行了试验研究。试验结果表明:样机具有较好的压力、流量控制特性,其动、静态特性基本满足设计要求,具有较好的研究价值与应用前景。