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无液动力分流阀设计及仿真研究
作者:管理员    发布于:2016-08-16 08:47:03    文字:【】【】【

  在液压系统中常要求两个以上的执行机构(如液压缸)同步运行,分流阀、容积式分流器油泵独立供油以及由位移传感器与伺服阀、比例阀或高速开关阀构成的闭环控制系统均能实现油缸同步,其中以分流阀同步回路结构简单、维护方便、使用可靠而广泛应用。但现有分流阀分流精度较低其流误差由两部分构成,即阀芯响应过程中出口流量对时间积分产生的动态误差和平衡状态下由于作用在阀芯上的不平衡液动力与弹簧复位力引起的静态误差。若能消除液动力和复位弹簧力,则可消除静态误差,提高分流阀的分流精度。

  1新型分流阀的结构与工作原理新型分流阀由固定节流口12,活动节流口34,活塞5,复位弹簧6,挡环7,阀芯8,阀体9及阀盖10等组成(见)。阀芯中间凸台与阀体刃缘构成分流阀的两个可变节流口34.弹性挡环7镶嵌在阀体内孔的环形槽中,与阀芯小径圆周形成一定的间隙,挡环两侧的油液可在间隙中流动,便于阀芯移动。当油液从可变节流口3或4以一定角度进入阀腔,再沿垂直方向流出时,流体在阀芯轴线方向上速度的改变所产生液动力只作用在挡环侧面,故阀芯上所受液动力基本为零。挡环功能是消除作用在阀芯上的液动力,并无密封要求,故工艺要求不高,对阀芯运动没有机械阻力。阀腔通压力油前,复位弹簧6压紧活塞5,使阀芯处于中。当压力油进入阀腔,且分流阀出口有一定压力时,活塞向外侧移动压紧复位弹簧,阀芯处于自由状态,能灵活地响应负载的变化,且无静态误差。

  2分流阀的数学模型设各节流口均为薄壁孔口,则固定节流口的Q1=C篇施液密度。则可变节流口的流量方程为:d为油开启宽度;X为阀口在力作用下的位移。

  流量连续性方程:阀芯力平衡方程为:3数值仿真研究3.1仿真模型武汉化工学院学报3.2初始条件处于平衡状态的分流阀受到出口压力P3~ P4扰动瞬间,阀芯来不及移动,故有xi=0,X2= 0,代入式(9)(10)可得初始分流误差:3.3仿真研究由于分流阀内部压力存在着复杂的藕合关系和分流流量非线性变化,频域分析方法只能定性地研究系统的稳定性和响应速度,而数字仿真则能定量的计算结构参数对分流精度的影响。

  设定分流阀几组结构参数,采用对分法解超越方程式(9),代入状态方程组(8),由四阶Runge-Kutta法求解,仿真计算结果如所示。从仿真计算结果可以看到,在基本结构参数相同的条件下,与传统的分流阀相比,新型无液动力分流阀响应速度快,且无静态误差。降低分流阀响应阶段的动态分流误差主要从两个方面考虑。

  a.在一定的负载扰动时,适当减少固定节流口和可变节流口的面积,即增加各节流口的节流压差,可降低初始分流误差AQ0,动态过程中的分流误差AQ也随之降低。

  仿真结果比较曲线b.减轻阀芯质量、降低阻尼系数、适当加大阀芯截面积,可提高分流阀的灵敏度和响应速度,响应时间缩短,则动态过程中的累积分流误差减少。

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