一种电液控制阀先导阀的动态设计与仿真

在分析电液控制阀先导阀工作原理的基础上,建立了元件的数学模型,并运用Matlab／Simulink进行动态仿真,为元件的结构优化提供了准确的数学模型和理论依据。

维普资讯

20 0 7年 5月

机床与液压MACHI NE TOOL& HYDR UL C A IS

Ma 0 v2 07

第3 5卷第 5期

V0. 5 No 5 13 .

一

种电液控制阀先导阀的动态设计与仿真韩向可，张河新，杨明杰，李建朝(南科技大学机电学院，河南洛阳 4 10 )河 70 3

摘要：在分析电液控制阀先导阀工作原理的基础上，建立了元件的数学模型，并运用 Maa/ iuik进行动态仿真， t b Sm l l n 为元件的结构优化提供了准确的数学模型和理论依据。 关键词：先导阀；液压建模；动态仿真中图分类号：T 3 H17文献标识码：A 文章编号：10— 8 1 (0 7 0 1 3 8 2 0 )5—13— 3 2

Th n m i a sg nd S m u a i n o he Pr o iy Va v fEl c r h dr u i l e e Dy a c lDe i n a i l to ft i rt l e o e t o y a lc Va v

H N X a g e H N ei,Y N n j,L i c a A ink,Z A G H x n A G Mi i I a ho ge Jn ( n nU i ri f c nea dT c n l y L oa gH n n4 10,C ia Hea n esyo Si c n eh o g, uy n e a 7 0 3 hn ) v t e oAb ta t h t e t d l ft ep o i a v f lc r h d a l av a u l b s d o h n l s fi o k n r— s r c:T emah ma i mo e r r y v le o e t y r u i v l e w s b i a e nt e a a y i o sw r i g p i c o h i t e o c t s t ncp e a d d n mia i lt n w sc r e u y u i gMalb Smui k s f r. t r vd sa c r t t e t d l n mp r n i l n y a c l mu ai a ar d o t s t/ i l ot e I p o i e c u a emah ma i mo e d i ot t s o i b n a n wa c a a g s f rc mp n n p i m e in it o o o e t t o mu d sg . Ke wo d: P o t av;Hy r ui d l g;Dy a c lsmu ain

y rs ii r r y v le d a l mo e i c n n mia i l t o

0引言

建立非线性数学模型，并进行仿真、分析。 2开启过程的数学模型根据实际情况，先导阀开启前上端球阀 2常开，B腔并没有完全充满油液； 同时，先导阀开启时间很短，球阀 1的流量也很小， 所以在开启过程中可以认为 B腔压力 P 0,=,球阀 2没有流量通过；可简化为图 2 所示的形式。 图2开启过程简化模型 2 1流量方程 .

采煤支架用电液控制阀是采煤支架电液控制系统中的核心元件，安全性、可靠性要求很高，采用传统的设计方法已经不能满足要求，需要充分考虑其动态特性。本文以电液控制阀先导阀为例，根据其工作原理，建立先导阀的非线性数学模型，并进行了动态仿真和分析。 1电液控制阀先导阀的工作原理 图 1所示为电液控制阀先导阀的结构图。 图中 1、2为两个陶瓷小球，3为阻尼销，4为压缩弹簧，5为弹簧座，6 为顶针，7为顶杆；P 口为进油口，向先导阀提供恒定的压力 P;0 口为回油口，与油箱相连；T口与主阀的液控端口相连，控制主阀的开启和关闭；力 F为经杠杆放大后的电磁推 P力。先导阀在不工作时， 图 1先导阀的结构图球阀 1在弹簧力和下端液压力作用下处于关闭状态，球阀 2常开；当电磁铁得电时产生电磁推力 F,经由顶杆 7推动小球 2向下

流量 Q流过阻尼销环形缝隙时的压力一。流量方程：

Q= 'dh( 可￣ o3 a

p一 p)

() 1

式中：为偏心环形缝隙修正系数，取=17;d .5。为环形缝隙内径；h为半径方向上的缝隙值；为动 力粘度系数；Z为缝隙长度。球阀 1的压力一流量方程： Q=C r h 2 jd。 r ( p) 2 () 2

式中：C为流量系数；d为球阀孔直径；R为小球半 径；= 位移。

一(/ );P为油液密度；。 d 2 为球阀 1

运动，关闭球阀 2,同时，顶针 6把球阀 1顶开，高压油先经过阻尼销 3的环形缝隙进入 A腔，然后由 球阀 1流人；当电磁力 F撤去时，球阀 2在液压力的推动下重新打开，从而使 T口压力 P降低，球阀 1在弹簧力和压差的作用下

向上运动，关闭球阀 1。因此，先导阀的工作过程可分为两个阶段：开启过程和关闭过程。下面根据各个过程的实际情况分别

同时，考虑到液体的压缩性，A腔的流量连续性方程为：-

+Q。

㈥

式中： . A腔体积；E为液体体积弹性模量；其 为它符号同上。

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