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    液压比例控制阀性能改进分析与研究

    品种:调节阀 | 笔者:杨保香 | 通告日期:2018-08-09 10:44:53

    直控电液比例控制阀组织如图1所示,穿过对比例电磁铁电信号的左右实现油液流量和自由化的左右。比例电磁铁将电能转换为机械力,衔铁带动柱塞在电磁力和弹簧弹力的企图下移动。 copyright junjinmaoyi.com

    比例控制阀结构图

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    希冀1 比例控制阀结构图 hot88竞技官网

    穿过外部压力补偿器可限制比例阀的压降,比例调节阀阀芯对进液和回液可有效分配。近些年,内外研究者对比例控制阀在液压控制系统中的应用进行了大量研究,该研究在稳定水平上增强了控制系统的运用性能。为了进一步优化液压控制系统,本文对液压比例控制阀进行了改善,进一步增强了伊使用性能。 copyright junjinmaoyi.com

    1 辩论背景

    文中主要对两种典型比例调节阀开展研讨,阀芯面积比分别为2:1和1:1,且分别应用于超越负载和阻性负载。比例调节阀和液压缸的衔接油路如图2所示。

    昆明普惠斯

    比例方向阀与液压缸连接油路图

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    希冀2 比例方向阀与液压缸连接油路图 hot88竞技官网

    1.1 超越负载

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    系统中液压缸活塞面积比为2:1,为了使系统具有得天独厚的左右功能,阀芯面积比也需为2:1。本文通过数学方法进行分析研究。

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    液压比例控制阀可进液节流和回液节流,走过油孔之增量为: 本文来自hot88竞技官网

        (1) 情节来自junjinmaoyi.com

    式中Q——年产量,L/min; copyright junjinmaoyi.com

    C——年产量系数; 昆明普惠斯

    A——油孔面积,mm2;

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    Δp——油孔前后压力降,MPa。 昆明普惠斯

    由上式可知,对于超越负载,如图3所示。Δp1和Δp2要求进一步计算。

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    超越负载压降计算图 情节来自junjinmaoyi.com

    希冀3 超越负载压降计算图 copyright junjinmaoyi.com

    2:1阀芯面积比液压阀对2:1柱塞面积比液压缸控制系统中油孔辨析如图4所示。 情节来自junjinmaoyi.com

    油孔辨析图 情节来自junjinmaoyi.com

    希冀4 油孔辨析图

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    出于液压阀阀芯面积比为2:1,故而 本文来自hot88竞技官网

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    由图4能够:

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    昆明普惠斯

    名将上式化简可得: junjinmaoyi.com

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    所以

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    Δp2≈Δp1   (2) copyright junjinmaoyi.com

    由此可知,比例控制阀的排液口和回液口之压差降近似相等,即2:1阀芯面积比液压阀对2:1柱塞面积比液压缸具有较好的左右性能。在1:1阀芯面积比液压阀对2:1柱塞面积比液压缸控制系统中

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    所以,

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        (3)

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    由计算推导可知,顶1:1阀芯面积比液压阀对2:1柱塞面积比液压缸进行控制时,Δp1=4Δp2。这时活塞杆所需系统背压必须大于系统压力的1/4,否则液压缸内腔将产生真空。为了增加研究之宏观性,假设液压缸加载400kg的超越负载,1:1阀芯面积比液压阀对2:1活塞面积比液压缸的左右图如图5所示。

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    超越负载系统图 junjinmaoyi.com

    希冀5 超越负载系统图 copyright junjinmaoyi.com

    根据系统所受合力,计算p3

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    p3=(p2A1+F)/A2    (4)

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    由此可知 本文来自hot88竞技官网

    p1=pp-p2 hot88竞技官网

    p2=p3-p4

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    设p4=0,则 copyright junjinmaoyi.com

    p2=p3    (5) hot88竞技官网

    出于阀芯面积比为1:1,名将上式推导可得 junjinmaoyi.com

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    所以

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    代表 junjinmaoyi.com

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    求解p2得:

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        (6)

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    携带参数F=4000N,pp=10MPa,A1=20cm2,A2=10cm2,Q=100L/min。解得: hot88竞技官网

    p2=-0.66MPa 情节来自junjinmaoyi.com

    出于p2<0,低于0大气压力,液压缸内部有真空产生。 hot88竞技官网

    Δp1=pp-p2 本文来自hot88竞技官网

    解得,p1=10.67MPa。 昆明普惠斯

    出于p1的最大值为10MPa。故而 昆明普惠斯

    Δp2=Δp1/4=2.5MPa copyright junjinmaoyi.com

    由此可知,液压缸A2腔的压降不足以克服真空的产生,A2腔需要更小的油孔以形成较大的背压。

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    在相同条件下,对于2:1面积比阀芯

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    所以

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    昆明普惠斯

    经替代可得

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    所以

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        (7)

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    解得p2=2.66MPa。这时,液压缸A2腔无真空产生。所以

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    出于Δp2=p3,且p3=9.32MPa为已知,故而Δp2=13.7MPa,Δpt=23.02MPa。由此可知,以2:1阀芯面积比液压阀控制2:1柱塞面积比液压缸可避免液压缸真空的产生,穿过液压阀的总压降为23.02MPa。顶液压阀电磁铁的左右电流为额定电流的70%时,液压阀的总压降为10MPa,如图6所示。 情节来自junjinmaoyi.com

    液压阀性能曲线图 hot88竞技官网

    希冀6 液压阀性能曲线图 本文来自hot88竞技官网

    1.2 阻性负载

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    在阻性负载下,2:1和1:1阀芯面积比液压阀对2:1柱塞面积比液压缸的控制系统图如图7所示。 本文来自hot88竞技官网

    阻性系统

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    希冀7 阻性系统

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    在阻性负载作用下: hot88竞技官网

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    对于1:1阀芯面积比液压阀 junjinmaoyi.com

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    假设p4=0,则

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    所以 情节来自junjinmaoyi.com

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    对于2:1阀芯面积比液压阀

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    对于2:1阀芯面积比液压阀带入参数可得p3=8.05MPa。

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    出于    Δp2=p3=8.05MPa junjinmaoyi.com

    且    p2=[p3∙A2+F]/A1=60.25 hot88竞技官网

    故而    Δp1=pp-p2=3.975MPa      Δpt=Δp1+Δp2=12.025MPa copyright junjinmaoyi.com

    由此可知,历经液压阀的总压降为12.025MPa,为了落实液压阀在最大行程处获得该压降,需由液压阀性能曲线中精选适宜阀芯。 copyright junjinmaoyi.com

    1.3 液压缸进液节流和回液节流 copyright junjinmaoyi.com

    在现实利用中,顶负载为阻性负载时,液压缸进液节流如图8所示。

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    由图8能够 copyright junjinmaoyi.com

    p1=p3∙A2/A1+F/A1 junjinmaoyi.com

    pp>p1 junjinmaoyi.com

    顶系统负载为超越负载时,伊系统简图如图9所示。 hot88竞技官网

    排液节流

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    希冀8 排液节流

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    回液节流 copyright junjinmaoyi.com

    希冀9 回液节流 情节来自junjinmaoyi.com

    2 控制方案改进

    风比例控制阀具有进液节流和回液节流两种控制方式,该控制方式液压阀具有较大的压差[7]。为了降低液压阀压降差,加强其使用性能,本文对比例液压阀开展改进,改善后的百分比调节阀具有进液节流或回液节流一种控制方式。改善的百分比调节阀在进液油路和回液油路增加两位三通先导式方向控制阀,如图10和图11所示。

    昆明普惠斯

    排液节流改进

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    希冀10 排液节流改进 昆明普惠斯

    回液节流改进

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    希冀11 回液节流改进 copyright junjinmaoyi.com

    3 改善仿真分析

    本文通过仿真软件分别对改善前、之后液压缸负载为超越负载和阻性负载时液压缸压力情况进行了仿真。设定的底数为F=4000N,pp=10MPa,A1=20cm2,A2=20cm2,Q=110L/min。希冀12和图13为改善前液压缸在阻性负载下液压缸两腔室压力变化曲线图。由图12能够,液压缸柱塞腔的压力为2.8MPa,液压阀的压降为7.2MPa;由图13能够,液压缸柱塞杆腔的压力为2MPa,液压阀的压降为9.2MPa。

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    改善前柱塞腔 本文来自hot88竞技官网

    希冀12 改善前柱塞腔

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    改善前柱塞杆腔阻性负载压力阻性负载压力 junjinmaoyi.com

    希冀13 改善前柱塞杆腔阻性负载压力阻性负载压力 copyright junjinmaoyi.com

    负载为超越负载时,改善前液压缸两腔室的压力曲线图如图14和图15所示。由图14能够,液压缸柱塞腔的压力为1.25MPa,液压阀的压降为8.75MPa;由图15能够,液压缸柱塞杆腔的压力为2.5MPa,液压阀的压降为11.25MPa。 junjinmaoyi.com

    改善前柱塞腔 junjinmaoyi.com

    希冀14 改善前柱塞腔

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    改善前柱塞杆腔超越负载压力超越负载压力

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    希冀15 改善前柱塞杆腔超越负载压力超越负载压力 昆明普惠斯

    改善后液压缸活塞杆为阻性负载,控制方式为排液节流时,液压缸压力变化图如图16和图17所示。由图16能够,活塞腔的压力为2MPa,液压阀压降为2MPa;由图17能够,活塞杆腔的压力为0.03MPa。

    昆明普惠斯

    改善后液压缸活塞杆所受负载为超越负载,控制方式为回液节流时,液压缸两腔室压力变化图如图18和图19所示。由图18能够,柱塞腔压力为9.8MPa,液压阀压降为0.2MPa。由图19能够,活塞杆腔的压力为14MPa,活塞杆腔无背压,需调节回液节流孔。

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    改善后进液节流柱塞腔 本文来自hot88竞技官网

    希冀16 改善后进液节流柱塞腔 hot88竞技官网

    改善后进液节流柱塞杆腔阻性负载压力阻性负载压力 copyright junjinmaoyi.com

    希冀17 改善后进液节流柱塞杆腔阻性负载压力阻性负载压力

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    改善后回液节流柱塞腔 昆明普惠斯

    希冀18 改善后回液节流柱塞腔 昆明普惠斯

    改善后回液节流柱塞杆腔超越负载压力超越负载压力 情节来自junjinmaoyi.com

    希冀19 改善后回液节流柱塞杆腔超越负载压力超越负载压力

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    4 总结

    风比例控制阀流量控制方式为排液节流和回液节流两个地方,该控制方式液压阀具有较大压差降,耗资较大,且性能不理想。本文提出了液压比例调节阀的改善控制方式,即仅对进液节流或回液节流进行控制。文中通过仿真对改善方案之倾向进行了仿真论证,虚假结果表明改进的百分比阀避免了液压缸真空的演进,加强了系统之劳作性质,为新型液压阀的计划应用奠定了基础。

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