负载敏感系统煤矿用防爆三联电磁换向阀组的设计研究

遥控操作煤机装备负载敏感液压系统采用负载敏感电比例多路阀控制执行元件存在过度设计问题。通过分析煤矿用负载敏感液压系统的特点及压流特性，进而确定负载敏感用防爆电磁换向阀组的设计要求，设计了三联防爆电磁换向阀组元件原理图和整个负载敏感系统原理图；然后对阀组进行三维建模设计、元件选型；最后对制造的三联电磁换向阀组的应用情况进行了介绍。结果表明，该阀组的设计研究为矿用负载敏感系统控制提供了新的解决方案。     

液压旋耕机工作装置负载敏感系统分析

根据液压旋耕机的工况特点,基于定流量阀后补偿负载敏感原理设计液压旋耕机的工作系统,分析该系统工作原理,采用AMESim平台搭建该工作装置负载敏感系统仿真模型,仿真分析该系统分别处于变负载工况、多路阀不同开口工况与流量饱和工况下的工作特性。由仿真可知,该负载敏感系统各执行机构所需流量主要取决于多路阀开口面积,与负载无关。且当系统发生流量饱和时,会根据多路阀前后压差按比例分配定量泵输出流量,使各执行机构独立地工作。证实了将负载敏感系统运用在旋耕机中,使旋耕机能够实现单泵驱动多个动作,实现升降液压缸与回转液压马达的复合动作,使其工作系统便于控制。     

电液双控负载敏感比例多路阀流量控制研究

针对某连续运输设备行走速度不够，设备行走回路实际流量比设计流量低的问题，采用理论分析、AMESim仿真和实验验证三种方法对其进行了研究。首先结合液压元件原理和现场测试结果，从理论上分析了出现故障的原因，得出解决流量不足故障的理论依据；然后利用AMESim仿真软件对电液双控负载敏感比例多路阀控系统进行建模仿真，验证理论解决方案的正确性；最后通过实验对分析结果进行验证。结果显示，在电液双控负载敏感比例多路阀系统中，较长的先导管路沿程压力损失是造成该系统流量故障的主要原因。数字仿真和试验结果皆表明，增大长管道管径减小压损，或增加先导油源使长管道入口压力增大来补偿先导长管路造成的压力损失，将有效改善行走系统流量不足的问题。     

多路换向阀的发展历程与研究展望

多路换向阀是工程机械液压系统中的关键部件之一。综述了多路换向阀的发展历程,分析了其发展背景及存在的关键问题。着重分析了最新的抗流量饱和技术、负流量控制技术和带电液负载敏感的负载口独立控制电液比例多路阀。展望了该领域今后的研究方向。     

多路阀异形阀口结构对微动特性影响研究

针对负载敏感比例多路阀在小开口处流量分辨率低导致的负载窜动的问题,采用理论推导和计算流体动力学方法(CFD)仿真的方法,对主阀阀口过流面积进行了研究,获得了阀口结构对微动特性的影响规律,即减小阀芯小开口处锥角可以减小节流口面积梯度,进而优化微动特性。据此设计了一款新的阀芯,并对新旧阀芯进行实验对比研究。研究结果表明:通过减小主阀小开口处过流面积梯度可以实现流量缓慢平稳变化,提高流量控制精度,增加执行机构启动平稳性,实现比例多路阀微动特性优化。     

挖掘机铲斗阀芯优化设计

为解决某多路换向阀回油背压偏高的问题,以某型液压挖掘机多路换向阀铲斗联为研究对象,在AMESim仿真平台上搭建仿真模型,对阀芯节流口结构进行优化;采用仿真分析与测试相结合的方法,对优化前后的阀芯进行实际作业工况下整机测试对比分析。结果表明:多路阀在小开口时,减小过流面积梯度可以改善执行机构微操作性能;大开口时增大过流面积,可以有效降低执行机构回油背压,减小整机功率损失。     

阻尼孔对多路阀主阀开启压力冲击影响研究#br

以负载敏感比例多路阀为研究对象,研究阻尼孔对主阀开启时压力冲击的影响。利用基于功率键合图理论的比例多路阀动态仿真程序进行分析,并通过负载敏感比例多路阀实验平台进行实验研究。实验和仿真结果表明,阻尼孔可以通过延长阀口开启时间,从而减小主阀口开启时阀口的压力超调,提高系统稳定性。该研究为多路阀设计和研究提供了设计参考。     

阻尼孔对多路阀主阀开启压力冲击影响研究

以负载敏感比例多路阀为研究对象,研究阻尼孔对主阀开启时压力冲击的影响。利用基于功率键合图理论的比例多路阀动态仿真程序进行分析,并通过负载敏感比例多路阀实验平台进行实验研究。实验和仿真结果表明,阻尼孔可以通过延长阀口开启时间,从而减小主阀口开启时阀口的压力超调,提高系统稳定性。该研究为多路阀设计和研究提供了设计参考。     

负载补偿多路阀动臂阀联建模及仿真研究

为更好地研究使用抗流量饱和液压系统(LUDV)控制的挖掘机动臂的工作特性,对LUDV系统及其使用的负载补偿多路阀进行建模和分析,在多体动力学仿真软件Simulation X中建立动臂阀联的多体动力学模型,研究了多路阀动臂阀联的通流面积特性及其在空载工况下的运行特性。研究表明多路阀动臂阀联通流面积与其适用的液压缸油腔面积一致,其设计可以满足控制要求,但在大惯性工况下使用该阀会存在压力波动。     

串联阀芯阀口独立控制多路阀设计及特性研究

现有多路阀存在大流量低压损控制难、动态特性差等问题,且阀芯机械固联,压损大、自由度低,难以满足高端主机对操纵性、节能性、智能化、负载适应性的需求。为此,基于插装阀大流量控制特性好和滑阀微动性能好的优点,创新提出换向滑阀的进出口串接两个流量放大型比例插装阀的新构型,研制串联阀芯阀口独立控制多路阀。两个插装阀可以根据控制需求设计为流量控制或压力控制功能,系统自由度高,具有很高的智能化潜力。为了实现流量和压力的高精度冗余控制,设计串联式双级位移闭环+并联式流量/压力闭环控制策略,通过仿真研究位置、流量、压力三种工作模式下阀的特性。并试制样阀,搭建试验台对压损特性、位移滞环、流量控制特性、动态响应特性和稳态负载特性进行了测试。结果表明,样阀额定流量达到300 L/min,主阀位移滞环小于1%;主阀阶跃响应小于35 ms,具有较高的动态特性;流量最大偏差小于5%,流量控制精度高。     

负载敏感比例多路阀中二通压力补偿阀对微动特性的影响

针对国产多路阀微动特性差的特点,为实现多路阀主阀芯在微小动作时的控制精度,提出了改变二通压力补偿阀阀口结构,从而改善多路阀微动特性的方法。通过建立负载敏感多路阀系统数学模型,并采用MATLAB编制动态仿真程序,对二通压力补偿阀两种不同阀口结构对整阀微动特性的影响进行仿真,分析并得出改善后的二节圆弧形节流槽型式能提高小流量工况下系统稳态输出流量的线性度、分辨率和控制精度,同时减小动态响应过程中主阀口的压差波动和响应时间。     

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Fluent的挖掘机多路阀动臂联流场分析

针对多路阀在使用过程中的发热、异响、压力损失过大等问题，应用数值模拟的方法对液压挖掘机多路阀动臂联进行流场分析。基于流体动力学理论，利用Fluent软件得到了动臂2联阀芯在开启过程中，节流槽前、后的流速、压力及其差值的变化情况。通过数据分析，得到了多路阀动臂联稳态流场的内部流动规律和稳态液动力变化规律。观察发现动臂2联阀口开度在2.1～4 mm时，压差与速差同时发生突降现象，并且液动力的变化较大，容易产生振动、噪音和气穴等现象。研究结果表明，通过对多路阀阀芯开启过程的流场分析，所获得的流速、压力和液动力等数据可以作为多路阀优化设计的参考依据，从而提升多路阀的工作效率和使用寿命。     

基于AMESim的防振液压安全阀设计与试验研究

为减小直动式液压安全阀开启、关闭过程对液压系统造成的振动，设计了一种防振液压安全阀。通过对防振液压安全阀及去掉消振结构的安全阀进行仿真分析，结果表明：所设计的防振液压安全阀具有优异的防振性能，其动态特性、启闭特性均满足要求。最后，利用防振液压安全阀样机进行了性能试验，试验数据验证了仿真结果的准确性，为防振液压安全阀的设计及液压系统的消振研究提供了一定的参考依据。     

大型正铲液压挖掘机斗杆升降回路及特性

在设计目前国内斗容和机重最大的矿用液压挖掘机液压控制系统中,为减小使用成本,采用交流电动机驱动变量液压泵组作为动力源。为满足工作效率要求,斗杆举升过程采用四台液压泵供油,通过四组比例多路阀(主控阀)阀外合流来满足斗杆的速度要求,为降低能耗,提出在斗杆下降过程依靠自重和专用的比例节流阀进行流量再生的控制方法,加快斗杆下降速度,提高系统工作效率。分析斗杆采用流量再生方法下降的前提条件,对斗杆液压缸在一个工作循环内的压力变化进行机电液一体化的联合仿真研究,按照仿真确定的参数设计并制造样机,试验测试表明,挖掘机加载最大试验负载25 kN时,所设计的液压控制系统可以满足斗杆满载举升所需要的压力及速度要求,斗杆下降采用流量再生方法后,下降时间由32 s缩短至18 s,下降速度明显加快,且下降结束阶段无液压冲击。通过试验,验证了挖掘机液压控制方案的正确性,为今后国内设计和制造更大型的液压挖掘机积累了数据和经验。     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

调速阀外控恒压结构优化设计及仿真分析

传统调速阀利用压力补偿作用来保持其节流口前后的压差不受负载变化的影响,进而稳定流量,然而其压差受到补偿弹簧压缩量的影响并非绝对的恒定值,对于速度控制精度要求高的场合,传统调速阀的性能就无法满足其要求。鉴于此,设计了一种外控恒压调速阀,对阀的动态特性进行了分析,推导建立了系统的数学模型,利用AMESim仿真软件建立了仿真模型,对比分析了两种阀控液压回路流量稳定特性。仿真结果表明,外控恒压调速阀对系统流量稳定性的提升有显著作用。