有源先导级控制的插装式电液比例流量阀特性研究

摘要

插装式电液比例流量阀作为液压系统中的核心元件，可根据输入信号连续地、按比例地对流量、压力等参数进行控制，具有通流能力大、结构简单、成本低等优点，广泛应用于重型机械装备中。但现有技术为减小负载压力变化对流量的影响，需在比例节流阀基础上附加压差补偿器或插装式流量传感器，降低了阀的通流能力、增大了系统的压力损失；受结构限制，大流量应用场合只能通过阀开口面积间接控制流量。为此，本文提出一种采用小功率伺服电机驱动小排量液压泵/马达作为先导级、结合液压晶体管Valvistor阀的流量放大特性，构造新型电液比例流量阀的原理，为大流量的电液比例控制提供一种新的方法。
　　本文首先对有源先导级控制的电液比例流量阀的工作原理进行了分析，建立了新原理阀的静动态数学模型，对影响阀的静动态特性的因素进行了理论分析；在SimulationX中建立了新原理阀的联合仿真模型，对新原理阀的静动态特性及其影响因素进行仿真分析。
　　研究结果表明新原理阀的静动态特性良好，主阀流量、主阀芯位移与先导泵/马达转速成比例，由于反馈节流槽预开口量的存在，新原理阀流量将随压差的增大而减小，等流量特性较差；新原理阀动态响应与压差有关，压差越大响应越快。主阀芯必须增加预开口量，但预开口量将导致阀芯出现死区，预开口越大阀芯死区越大；增加反馈节流槽宽度wc可以加快阀响应速度，但会使阀死区增大；阻尼孔直径越小，主阀响应越快；理论分析表明当主阀进出口压差较大且先导泵流量较小会降低主阀稳定性。先导泵/马达泄漏对新原理阀动态特性影响较小，对新原理阀的稳态特性影响较大；外流式新原理阀的阀芯位移及流量将随主阀泄漏的增加而增加，内流式新原理阀的阀芯位移和流量将随主阀泄漏的增加而减少。
　　三角形阀口的新原理阀的等流量特性较差，流量随先导泵/马达转速变化呈非线性，不适用于线性化控制场合；矩形阀口的新原理阀的等流量特性与锥形阀口形式的等流量特性基本相同，矩形阀口通流面积与主阀芯位移成正比，流量随转速变化的线性度高。
　　先导泵/马达工作时将存在流量脉动，但先导泵/马达的流量脉动频率比阀的固有频率大的多，研究表明先导泵/马达流量脉动对主阀影响很小；在新原理阀开启阶段给伺服电机短时大转速信号，在关闭阶段给短时反转速信号，可改善新原理阀在低压差时的阶跃响应特性；压差转速补偿控制策略不仅可有效改善新原理阀的等流量特性，且可保证良好的动态响应特性，负载阶跃变化时的流量超调小。

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部分常量/变量含义

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 电液比例阀研究现状

1.3 研究内容

1.4 小结

第二章 新原理阀工作原理及理论研究

2.1 工作原理

2.2 理论分析

2.3 小结

第三章 新原理阀的静动态特性仿真分析

3.1 仿真模型的搭建

3.2 有源先导级特性研究

3.3 新原理阀静动态特性研究

3.4 小结

第四章 新原理阀控制特性的研究

4.1 主阀泄漏对新原理阀的影响

4.2 主阀节流口形式对流量控制特性的影响

4.3 先导泵/马达泄漏对新原理阀控制特性的影响

4.4 先导泵/马达流量脉动对新原理阀的特性的影响

4.5 新原理阀控制特性研究

4.6 小结

第五章 论文总结与工作展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文