技术应用
插装阀数学模型的建立及其动态仿真研究
2015-07-13 13:11  

  型的数学模型都通过相应的试验回路进行了较为详尽的验证与研宄,为插装阀系统的理论与实验研宄提供借鉴。

  1引言自从液压传动领域中普遍采用集成系统取代分立元件系统之后,插装阀得到越来越广泛的应用1.插装阀不但可用作各种复合阀的主阀,而且还日益广泛地作为独立元件用于各种不同的液压系统。在适当的先导压力的作用下,插装阀可给系统带来更为高效快速和平稳的响应特性2,同时插装阀系统可使系统回路更加简练,对污染插装阀的研究已在较大范围内展开3,然而大都限于将其当作某复合阀的主阀部分进行分析,而未将其当作个独立的元件进行探讨与研究,各种液压系统分析软件如著名的如出电等都未有单独的插装阀元件8,这给该类系统的理论研宄及实验分析带来较大的不便。

  插装阀基本上大都应用于高压大流量的场合,因此其动态特性分析应予以足够的重视,本文将其当作独立元件,通过对其结构特性的分析,建立了相应的数学模型,并通过试验回路对各个模型进行仿真验证与研究。

  2数学模型的建立基本型插装阀的结构2是引入节流管孔后的节流型结构。本文采用目前行业内较为流行的形符号不相应的插装阀。

  由可,插装阀主要由阀套弹簧阀体及阀座等组成。阀体的运动可由牛顿第定律给出其中分别为阀体的位移和速度;摩擦力系数当0时当0时阀体有效面积心阀套有效面积42阀体有效质量M=稳态液动力常数尺=7720.

  其瞬态液动力。同时根据插装阀的结构特点,以下限制条件必须予以考虑根据流体的连续性方程,入口流量1出口流量心及流经先导孔口的流量心的关系如下其中流经先导孔口的流量心取决于阀的结构特点以及假设条件的不同。以节流型插装阀为例2,如果忽略先导阀腔内流体压缩性,则心主要由阀芯运动部分流量政2,和流经阻尼孔口流量令0两部分组成。即其中流经阻尼孔口部分的流量取决于阻尼孔的特性系数乙,当时,可看作锐边阻尼孔O0cVpif3,否则,应视为细长阻尼孔令办即其中当1时其他对于细长管孔型阻尼孔,在动态分析时,流体惯性损耗必须予以考虑。此时流经阻尼孔口的流量必须,加液体感性阻尼项,即当先导阀腔内压力变化梯度很大时,流体的压缩性损耗必须予以考虑,即流体连续性方程中必须增加容性阻抗项其中方程1描述了节流型插装阀的动态特性,对基本型插装阀,只须将上述方程组中流经阻尼孔口流量办设为零,上述方程组仍然有效。

  3数学模型的分类根据实际的使用情况,可以确定不同的假定条件。本文将插装阀分为基本型和节流型两大组别5种类型第组基本型插装阀。主阀与先导阀之间无阻尼孔口。该组可分为两种类型,分别为,00*简单的数学模型,不考虑先导阀腔的流体压缩性,艮口qA¢PV01基本型插装阀中考虑到先导阀腔今,0第组节流型插装阀。即主阀与先导阀之间带阻尼节流孔口的插装阀。共有3种类型0,阻尼孔口视作单纯的阻性元件。即2,忽略流体的压缩性,将阻尼孔口视作阻性与感性阻抗相组合的元件,即奸厩言128812,阻尼孔口视作阻性容性及感性阻抗相组合的元件,故此4仿真研究的讨论上述各个插装阀数学模型都经过动态仿真研宄,以探讨其实用性,试验回路3和4,仿真山试验在著名的英国83出大学流体动力软件83上进行。仿真计算结果5,明本文建立的数学模型是可行的,可以在其他流体动力软件包上运行。

  由5和6可先导阀腔的流体压缩性实际上相当于系统的阻尼因素。忽略该项因素时,系统相当于个单阶元件,当考虑该因素时,系统现为个两阶元件。对于般的稳态分析,模型如比较适合,而对动态分析而言,模型,01更为适合。

  由78和9可当考虑流体的压缩性时,插装阀现为典型的振荡系统,模型厂12其实是典型的两阶振荡系统。

  由10和可对节流型插装阀而言,阻尼系数1.是十分重要的,该系数越大,元件响应速度越快,但振荡性越大。这是插装阀动态控制的重要因素之。

  5结论1本文建立了两组不同结构的插装阀数学模型第组为基本型插装阀,包括两种模型。模型,00适用于非压缩性流体,适用于稳态分析。

  而模型,01将先导阀腔内流体压缩性归纳为容性阻抗,该模型适用于动态特性分析。

  第组为节流型插装阀,共有3种模型,分别为少10只考虑阻性阻抗,识考虑阻性与感性阻抗及2考虑阻性感性与容性阻抗的综合作用。

  当流经阻尼孔的流量很小及阻尼吸收很小时,阻尼孔内流体感性负载可以忽略不计,否则,该负载将使阀体趋于振荡。

  先导腔内的流体压缩性是个十分重要为两阶系统。

  节流型插装阀基本上是个阶系统,当考虑流体压缩性后系统阻尼系数将明显减少。

  言是十分重要的,该系数越大,系统响应越快,但振荡性越大。故此应根据实际需要,慎重选用程师。研,领域机械自动化技术。己发论文6篇。

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