当前,液压技术在工业上得到了广泛的应用和发展,但在诸如采矿、石油、化工等产业上,为了确保工业生产现场的安全,防止事故性爆炸的发生已成为十分突出的问题,对液压系统自身的电气防爆问题提出了更高的要求,其中本安阀是液压系统的核心元件。本质安全技术作为一种低功率的技术,难以实现实现高压、大流量的控制。本论文设计的本安型二维(2D)电液比例换向阀是在成熟的2D数字伺服阀基础上进行创新性研究,提出一种压扭放大驱动技术,克服了低功率电磁铁推力不足的缺点,实现对高压和较大流量的控制。论文的主要研究内容和成果如下:(1)本安型二维(2D)电液比例换向阀结构设计。结合2D阀的原理,进行了阀体模块设计,并分析了其工作原理。重点介绍了滚子式双向压扭联轴器的设计,分析了其运动关系转化,并针对压扭联轴器的非线性因素做了间隙特性分析。(2)本安型二维(2D)电液比例换向阀的数学建模及参数优化仿真。对本安阀的斜槽式导控机构建立了数学模型,经行线性化得到系统方框图,并利用MATLAB分别进行了动态特性分析,基于此研究了影响液压斜槽导控机构频率特性的几个因素。(3)本安型二维(2D)电液比例换向阀的稳定性分析与仿真。在线性化数学模型的基础上用MATLAB画出Bode图分析稳定性,结果与实际情况不符,存在一定局限。在考虑流体动力系统非线性因素产生的影响的情况下,对二维(2D)阀导控级稳定性重新分析,通过求取液压谐振峰值的解析表达式,建立新的稳定性判断条件。(4)本安型二维(2D)电液比例换向阀的实验研究。为了验证原理的正确性,利用搭建的实验平台对阀的静、动态特性进行了实验研究。实验表明:压降10MPa时,本安阀输出流量可达120L·min-1,导控级泄露很小,约为1.13L;系统压力10MPa时,阶跃响应时间约为0.28s。