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      基于AMESim的平衡閥系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

      2020-08-05 10:09:22董洪月
      建筑機械 2020年7期
      關(guān)鍵詞:平衡閥閥座背壓

      董洪月

      (徐州海倫哲專用車輛股份有限公司,江蘇 徐州 221004)

      平衡閥集單向功能、液控節(jié)流功能、溢流功能和負(fù)載保持功能于一體[1,2],廣泛應(yīng)用于工程機械液壓系統(tǒng)之中。油缸所受外力為負(fù)負(fù)載,平衡閥在液控節(jié)流工況時往往會出現(xiàn)振動現(xiàn)象,嚴(yán)重的還會影響動作的正常運行。因此,研究提高平衡閥系統(tǒng)的穩(wěn)定性意義重大。

      1 平衡閥工作原理

      圖1所示為某型號平衡閥結(jié)構(gòu)圖。

      圖1 平衡閥結(jié)構(gòu)圖

      單向功能:V口的壓力油作用在閥座3左端面,克服單向功能彈簧2的預(yù)緊力,推動閥座3向右移動,開啟C口通道,流出。

      負(fù)載保持功能:在X口無控制壓力時,負(fù)載壓力通過C口作用在閥芯1和閥座3上,負(fù)載壓力小于主彈簧4的預(yù)緊力時,閥芯1和閥座3之間的錐形閥口閉死,負(fù)載保持。

      溢流功能:在X口無控制壓力時,負(fù)載壓力通過C口作用在閥芯1和閥座3上。負(fù)載壓力大于主彈簧4的預(yù)緊力時,推動閥芯1和閥座3同時左移,直至閥座3被閥體5右側(cè)端面擋住。此時閥芯1繼續(xù)左移,閥芯1和閥座3之間的錐形閥口開啟,溢流。

      液控節(jié)流功能:在X口有控制壓力時,此壓力作用在閥芯1右側(cè)端面上,克服主彈簧4的預(yù)緊力,推動閥芯1左移。由于單向功能彈簧2的作用,閥座3也跟著左移,直到閥座3被閥體5右側(cè)端面擋住后,C口至V口的通道開啟。

      2 平衡閥建模及仿真

      根據(jù)平衡閥結(jié)構(gòu)和液壓回路,利用AMESim建立了某工程機械臂架變幅下落工作狀態(tài)仿真模型[3],如圖2所示,部分基本參數(shù)如表1所示。

      圖2 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      表1 模型部分基本參數(shù)

      對該臂架平衡閥系統(tǒng)變幅下落過程進行仿真,仿真時間10s。圖3為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線。從圖中可以看出,仿真開始階段閥芯位移波動劇烈,極易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

      圖3 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      3 平衡閥系統(tǒng)穩(wěn)定性提高方法

      3.1 先導(dǎo)腔增加固定阻尼

      仿真模型如圖4所示,先導(dǎo)腔阻尼孔直徑φ0.5mm。模型參數(shù)與表1相同,仿真時間10s。圖5為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線,與圖3相比仿真開始階段閥芯位移波動明顯減弱。

      圖4 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      圖5 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      3.2 先導(dǎo)腔增加單向固定阻尼

      仿真模型如圖6所示,先導(dǎo)腔單向阻尼孔直徑φ0.5mm。模型參數(shù)與表1相同,仿真時間10s。圖7為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線,與圖3相比仿真開始階段閥芯位移波動明顯減弱。

      圖6 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      圖7 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      3.3 先導(dǎo)腔阻尼分壓

      仿真模型如圖8所示,先導(dǎo)腔2個分壓阻尼直徑φ0.5mm。模型參數(shù)與表1相同,仿真時間10s。圖9為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線,與圖3相比仿真開始階段閥芯位移波動明顯減弱。

      圖8 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      圖9 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      3.4 增加平衡閥出口背壓

      仿真模型如圖10所示,平衡閥出口背壓2MPa。模型參數(shù)與表1相同,仿真時間10s。圖11為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線,與圖3相比仿真開始階段閥芯位移波動明顯減弱。

      圖10 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      3.5 增加平衡閥負(fù)載口背壓

      仿真模型如圖12所示,平衡閥負(fù)載口背壓2MPa。模型參數(shù)與表1相同,仿真時間10s。圖13為平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線,與圖3相比仿真開始階段閥芯位移波動明顯減弱。

      圖11 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      圖12 平衡閥系統(tǒng)仿真模型

      圖13 平衡閥閥芯位移響應(yīng)曲線

      4 結(jié)束語

      本文建立了平衡閥系統(tǒng)負(fù)負(fù)載仿真模型,提出了提高平衡閥系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法,并運用AMESim進行了仿真,驗證了方法的正確性。

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