先导式纯水溢流阀仿真与试验研究

针对具有高压引流和二级节流新型结构阀口的先导式纯水溢流阀进行仿真和试验研究,建立阀的AMESim仿真模型,分析先导阀导向间隙、阻尼孔直径、敏感腔体积、阀芯质量以及弹簧刚度等不同参数对先导式纯水溢流阀特性的影响,在纯水液压综合性能试验台上进行先导式纯水溢流阀的静动态试验,并对仿真和试验结果进行对比分析.仿真与试验结果表明,液阻直径是先导式纯水溢流阀最主要的影响参数,而阀芯质量变化的影响则基本可以忽略;在小于20 L/min的小流量工况下的定压精度较低,而大于20 L/min的大流量工况下的定压精度较高;阀的动态响应试验表明,入口压力超调量小于30%,并且压力上升时间小于80 ms.     

大减压比高压气动比例减压阀阻尼孔耦合特性仿真研究

设计了一种大减压比高压气动比例减压阀,采用先导控制方式,通过调节比例电磁铁推力控制减压阀输出压力。通过进气阀芯与先导阀芯联动,调节进入控制腔气量,从而控制主阀芯开度,调整主阀芯节流作用,最终控制减压阀输出压力,达到输出压力与电磁铁推力动态平衡。控制腔的压力受控制腔进气阻尼孔大小、排气阻尼孔大小及进气阀开度影响。为此,建立了该比例减压阀的动力学及热力学数学模型,根据动力学及热力学数学模型搭建比例减压阀系统仿真模型,通过数值仿真分析主阀芯控制腔进气、排气阻尼孔参数与进气阀芯开度间耦合特性对该比例减压阀输出压力的影响,进一步优化该比例减压阀结构,提高减压阀输出压力控制精度及响应速度。本研究对同类型高压气动减压阀优化设计及输出压力控制性能的提高提供一定参考。     

无压力超调溢流阀的压力特性研究

该文研究了一种新型溢流阀,能有效地消除动态响应的压力超调,提高液压系统的性能。对溢流阀的压力特性进行研究,利用AMESim仿真分析了多种结构参数对压力动态特性的影响。结果表明:主阻尼孔和先导阀阻尼孔的直径大小对溢流阀的压力动态性影响很大,当主阻尼孔直径为0.8 mm、先导阀阻尼孔直径为0.7 mm时,溢流阀动态特性和静态性能都较好。阀座孔直径、调压弹簧刚度和阀芯倒角对溢流阀稳定性影响不大,但是分别对静态调压偏差和响应时间影响较大。     

阻尼孔对手动先导换向阀的影响分析

该文分析了液压支架用手动先导阀的工作原理和结构,并在AMESim平台上建立了手动先导阀模型并进行了仿真,重点分析了其动态特性和主控阀阀芯上的阻尼孔大小变化对阀芯运动的影响,得出主阀芯的位移、流量和速度响应曲线。结果表明,主控阀阀芯的阻尼孔变化对阀芯速度及开启时间影响很大,为合理设计主阀阀芯阻尼孔提供了一定理论依据。     

新型比例方向阀动态特性仿真研究

根据位移-先导流量反馈原理设计出一种新型三位四通比例方向阀,使新阀具有既可闭环控制,又可开环工作的容错控制功能。通过对整阀模型的线性化处理推导出一阶动态数学模型,分析了节流槽面积增益、阀芯面积比和阀口压差对系统转折频率的影响。利用多学科仿真软件SimulationX中的标准元件库和类设计器工具TypeDesigner建立了阀的液压系统模型,分别在时域和频域中对电闭环阀的动态阶跃响应和频率响应特性进行分析,对比仿真了不同阀芯面积比和节流槽面积增益对动特性的影响。研究表明:新的流量反馈型比例方向阀具有较高的闭环响应带宽和能量效率。     

先导式阀门先导结构的研究进展

为充分认识先导式阀门的优势,有效提升先导式阀门的使用性能,从先导结构的驱动部件、弹簧组件、阀芯和阻尼孔四个方面,整理了先导式阀门的最新发展;从压力控制、流量控制和方向控制三个方面介绍了先导结构控制先导式阀门所实现的不同功能;从静态特性和动态特性两个角度分析了不同先导结构对先导式阀门性能的影响。结果表明:先导式阀门的阀芯形式、阻尼孔位置对阀门性能影响较大;对于流量控制和方向控制的控制策略还需进一步创新;先导式阀门的动态、静态特性指标之间存在一些不统一的地方。未来,新型特种先导式阀门开发、先导结构参数对阀门动静态特性影响的量化分析将是重要的研究方向。     

无级变速器减压回路压力脉动关键参数识别及优化验证

针对无级变速器独立液压系统的减压回路,建立液压模型,通过引入Sobol'灵敏度分析算法,在MATLAB/AMESim软件平台上,对减压回路压力脉动衰减关键参数进行灵敏度分析。一阶灵敏度及一阶全局灵敏度的分析结果显示,先导阻尼孔、减压阀节流槽及负载流量（等效负载阻尼孔）对压力稳定性影响最大,二阶灵敏度指标显示节流槽与负载流量间的耦合作用最强。根据分析结果,对实车压力脉动现象进行关键参数响应曲面优化,并通过试验结果说明此分析方法的有效性。     

基于正交试验设计的先导式比例减压阀动态特性优化

为了满足新工况使用要求,降低比例减压阀输出压力超调量,通过L_9(3~4)正交试验与数值模拟相结合的方法对其结构进行改进,从而优化比例减压阀的动态特性。以先导流量稳定器阻尼孔、主阀芯阻尼孔直径与弹簧刚度为影响因素,以超调量、稳定时间、响应时间为评价指标,利用AMESim对9种试验设计进行仿真分析。研究表明:先导流量稳定器阻尼孔直径对稳定时间、响应时间有一定影响,主阀芯阻尼孔直径对超调量的影响最显著。通过正交试验得出的最优结构参数是,先导流量稳定器阻尼孔直径0.7 mm、主阀芯阻尼孔直径0.3 mm、弹簧刚度2.6 N/mm。与优化前相比比例减压阀超调量降低了185.57%,响应时间、稳定时间略有增大,但满足使用要求,到达了优化目的。     

先导溢流阀节流孔特性的仿真研究

溢流阀是液压伺服系统中重要的压力控制元件。为了提高动态响应特性与压力控制精度,溢流阀通常采用两级先导式结构。为了提高溢流阀节流孔的抗污染能力,本文提出一种长扁节流孔的结构形式,并利用有限元分析软件对其节流特性进行了仿真分析,得到了孔特征尺寸对流量系数的影响,并为后续合理的设计节流孔提供了理论依据。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

复合制动系统的电控制动阀设计与仿真研究

针对传统气压制动回路时延较长的问题,提出了一种改进的复合制动回路;对复合制动回路中关键元件--电控制动阀进行功能与性能需求分析,设计了一种基于高速开关电磁阀的电控制动阀,建立了其动态特性响应解析模型,用Simulink对其进行了性能仿真测试。结果显示,所提出的电控制动阀结构满足调压范围、压力响应时间、流量特性、压力特性与稳态误差、制动完全释放时间等性能指标。复合制动回路及电控制动阀的提出可减小制动过程中的压力响应时延,对实现差动制动,促进主动安全技术的发展具有重要意义。     

基于AMESim的高压气动减压阀的稳定特性

针对氢能源汽车中气动减压阀高压化减压时减压阀稳定性下降的现象,对一种带有先导稳定流量器的高压气动减压阀进行特性研究。建立高压气动减压阀的AMESim仿真模型,仿真分析了其压力、流量特性、高压气动减压阀先导阀弹簧刚度、先导稳定流量器活塞阻尼孔、高压气动减压阀主阀弹簧刚度、主阀出口腔等参数对高压气动减压阀稳定性的影响。研究结果表明,带有先导稳定流量器的高压气动减压阀在高压化减压时,其出口压力稳定,压力振荡小,动态响应快。同时,适当地增大复位弹簧刚度,先导稳定流量器活塞阻尼孔,出口腔容积的增大,可提高阀的输出压力的稳定性和快速性。     

矿用电磁先导阀驱动策略

针对液压支架矿用电磁先导阀存在动态响应速度慢、维持阶段功率损耗大等问题,在不改变电磁铁机械结构的情况下,对驱动策略进行了研究。在分析了电磁铁工作原理的基础上,通过Ansoft Maxwell软件搭建电磁铁的仿真模型进行静态特性仿真,把得到的电磁仿真数据结果导入AMESim仿真模型中进行动态分析,并通过实验验证了仿真模型的正确性;分别研究了双极性电压控制、三电压控制和PWM维持占空比控制方式下的电磁先导阀动态特性,并对仿真结果进行了分析。结果表明:双极性电压的控制方式可以明显提升电磁先导阀的动态响应,而三电压和PWM维持占空比的控制方式在提升动态特性的基础上,还有效降低了功耗。     

高压气动大流量电磁阀设计和仿真

针对有限容积减压对控制元件的要求,设计了高压气动大流量电磁开关阀,并根据其结构,运用电磁学、热力学、流体机械力学原理,建立了电磁-气热-机械耦合的数学模型。通过电磁阀的数学模型进行了计算机仿真,结果表明:电磁阀在运动过程中分为四个阶段:先导阀触动、先导阀运动、主阀运动、主阀保持。通过分析各个电磁阀参数发现,对响应时间影响较大的是前三个阶段。采用遗传算法对主要的电磁阀结构参数和控制参数进行多参数优化,取得了较好的优化效果。     

电磁脉冲阀动态性能的AMESim仿真及双压控制改进

以某型号电磁脉冲阀为研究对象,分析其机械结构及工作原理并建立了物理运动模型。利用AMESim仿真软件建立了电磁脉冲阀的系统仿真模型。通过仿真分析与实验验证得到双压控制改进方案对电磁脉冲阀出口气压动态性能的影响。结果表明,双压控制方案能够有效地减少出口气压的响应时间并节省关闭时间。仿真分析与实验验证结合的方法可用于先导式电磁阀的设计分析和性能改进。     

基于高速开关阀理论模型的阀体流量估算方法研究

液压控制单元(HCU)是车辆制动系统的关键执行机构之一。利用液压控制单元对制动压力精确控制,是实现车辆电子稳定性控制等主动安全功能的基础。高速开关阀是液压控制单元的重要构件,通常运用脉冲宽度调制技术控制开关阀开度保持在开关位置之间,实现压力精确控制。为了深入研究高速开关阀的比例开度功能,基于开关阀的机械结构与电磁特性,建立了电磁阀的理论模型。对不同压力与阀芯开度下开关阀的流量进行了理论计算,并通过台架实验验证了理论模型的正确性,为制动压力精确控制提供了重要的理论支持。     

新型负载口独立控制阀的设计与仿真研究

针对现有负载口独立控制系统中流量控制技术成本高、应用少等问题，设计了一种带阀后压差补偿的负载口独立控制阀。采用二级结构，将A形半桥应用到主阀的先导控制。研究中，根据阀的结构特点对其进行数学建模，通过合理假设推导出电闭环控制时的传递函数并进行理论分析。通过传统计算的方法对该阀进行结构参数设计，基于阀口迁移理论设计了主阀U形节流槽，采用矩形窗口的先导半桥控制，流量低，压力灵敏度也较大。进一步在AMESim平台上建立电闭环阀的仿真模型，对其动静态特性进行仿真研究。     

基于Maxwell电磁阀的开关动态响应研究

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究。根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择。仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大;工作气隙越小的电磁阀开启响应越快且关闭响应减慢;磁感应强度在B-H曲线“膝点”附近会有更好的响应特性。通过仿真分析,为电磁阀设计参数的选择提供了新的思路和解决方案。     

二位四通水液压换向阀的设计与试验研究

提出了一种新型的适用于大流量系统的插装式二位四通水液压电液换向阀,它用一个二位三通先导电磁球阀控制四个插装单元来实现二位四通的换向功能。通过实验研究了该阀的稳态压差-流量特性,内泄漏特性;以及复位弹簧、先导阻尼等因素对阀动态性能的影响。实验结果表明:该阀的静态性能良好;采用无缓冲头的阀芯、先导阻尼孔为3 mm时换向阀的动态性能较优;常闭阀芯带复位弹簧的情况下,阀的响应时间加快,动态性能得到有效改善。     

基于双线性插值控制策略的比例流量阀特性研究

当前液压调速阀通常采用机械式压差补偿器或动态流量器等方式实现输出流量的精确控制,但存在机械结构复杂、通流量小,以及输出流量受负载影响大等不足。提出一种基于双线性插值的流量补偿策略,并将该策略应用到以Valvistor阀为主阀的比例流量阀中,形成具有数字流量补偿功能的比例流量阀,其包括主阀、先导阀、压力传感器和流量补偿器,压力传感器的作用是检测反馈主阀进、出口压力;流量补偿器以主阀进、出口压力和设定流量为输入变量,经双线性插值计算后,流量补偿器输出流量校正控制信号,调节先导阀开口以补偿主阀口压差变化对输出流量的影响,从而实现流量的精确控制。建立该比例流量阀的简化数学模型（不考虑流量补偿器）,研究发现输出流量、先导阀输入电压与主阀压差平方根之间存在着线性关系,基于此特征,设计基于双线性插值算法的流量补偿器,并利用仿真和试验对该流量阀的动、静态特性进行研究;结果表明该流量阀输出流量具有良好的静态控制精度且受主阀压差变化的影响较小;若主阀口压差越大,则主阀芯动态响应会越快;对于由负载压力阶跃变化产生的主阀压差而言,若主阀压差越大,则系统流量抗干扰能力随之减弱。