一种脉宽调制式数字流量阀性能分析

数字阀有抗干扰、抗污染等优点,但直接控制的脉宽调制（PWM）式数字阀控制流量小、出口流量不连续等缺陷而限制了其应用。为此,设计出一种两级数字流量控制阀,其先导级采用基于PWM的高速开关阀,主级采用基于流量-位移反馈的插装阀,该数字阀具有结构简单、能量利用率高、先导数字控制、主阀连续输出流量等特点。阐述了该数字流量阀的工作原理,在SimulationX软件中建立了相应的数学模型,利用试验数据对主阀和先导阀模型进行了验证,通过仿真和理论推导得出主阀阀芯位移、总流量、放大倍数等参数与结构参数的关系,并对其性能进行了分析。结果表明：该数字阀工作原理是可行的,通过调整先导阀PWM控制信号占空比即可改变主阀出口流量。研究结果对该数字阀的进一步研发和改进有重要意义。     

先导流量压差变化-位移校正电液比例阀特性

比例流量阀可根据设定信号连续比例控制执行器的速度或者转速,是重要的电液控制元件,广泛应用于各类电液系统。传统电液比例流量阀为消除负载压力变化对流量的影响,需要采用压差补偿器或流量传感器,增加了阀结构的复杂性和体积,并引起附加的节流损失。针对这些问题,根据Valvistor阀的流量放大特性,提出基于先导流量压差变化-位移校正、主阀流量放大的新型电液比例流量控制原理,该方法根据压力传感器检测的先导阀口压差实时校正先导阀芯位移,并通过主阀线性放大先导阀流量。研究中,建立新型比例流量阀的数学模型,推导得出基于补偿原理的控制策略;进一步建立阀的仿真模型,对比分析补偿前后比例流量阀的静动态特性;设计制造试验样机,通过试验验证了所提原理的可行性。测试结果表明,采用该原理可消除主阀口压差变化对输出流量的影响,动态响应快,特别适用于大流量的电液流量控制。     

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。     

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。     

基于数字流量阀负载口独立控制系统

负载口独立控制技术解决了传统阀控缸系统操纵性和节能性难以同时达到最优的问题,但负载口独立控制系统在恶劣工况下,控制器的抗干扰能力可能成为制约负载口独立控制技术广泛应用的一个关键问题。提出将PWM控制的新型数字流量阀应用于负载口独立控制系统中,介绍了新型数字流量阀结构及负载口独立控制系统原理,提出了对液压缸两腔流量、压力分别进行复合控制的控制策略。通过SimulationX软件建立系统仿真模型,对液压缸典型工况进行仿真分析。结果表明：通过对系统进行前馈 反馈复合控制,当载波频率大于40 Hz时,基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。     

先导式高速开关阀的优化设计与动态仿真

针对一种主阀为滑阀结构的先导式大流量高速开关阀控制腔面积的优化设计问题,首先对主阀芯进行了动力学分析,得到先导阀与主阀之间参数匹配的优化目标函数,依据该目标函数对一个具体的先导式大流量高速开关阀的控制腔面积进行优化设计。为验证理论优化的结果,基于AMESIM平台建立了该先导式大流量高速开关阀的精确仿真模型,通过动态仿真对控制腔面积进行优化,所得结果与理论分析优化的结果基本一致。研究结果表明,主阀芯换向时间与控制腔面积之间为非单调关系,存在一最佳控制腔面积使主阀换向时间最短。     

基于AMEsim与Adams联合仿真的挖掘机双阀芯系统研究

应用大型系统仿真软件AMEsim 10.0与Adams 2005建立了挖掘机液压系统与负载动力学模型。通过动力学负载模型分析了挖掘机动臂、斗杆、铲斗的负载特性;通过双阀芯模型不同参数下的阀口流量响应特性,得出了先导阀阻尼系数及PID控制参数的较优组合;通过联合仿真模型得出了负载敏感系统与新型双阀芯系统的典型工作循环过程的能量消耗变化曲线,研究结果表明:阀口独立控制可以更好地适用于负载方向不断变化的系统,可以对回油压力进行独立控制,减少回油功率损失,相比于传统负载敏感系统,能耗减少15%左右。     

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。     

基于AMESim的压力-流量复合阀静特性研究

介绍了一种压力-流量复合阀,它应用压差式溢流阀稳定主阀工作状态,采用可变阻尼器与固定阻尼器串联而成的半桥式结构控制负载流量和压力。通过AMESim建模、仿真,结果表明,该阀的流量、压力控制特性良好,结构简单,其压力、流量与阀芯位移线性相关性较好。     

具有三级结构的新型双阀芯多路阀的分析与应用

针对现有负载口独立控制双阀芯多路阀结构复杂，控制难度大的问题，结合负载敏感压力补偿技术，提出了一种具有三级结构的新型双阀芯多路阀，该阀结构简单紧凑，控制方便可靠，应用场景灵活多变。结合新型双阀芯多路阀在起重机卷扬动作控制上的应用，基于AMESim软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明新型双阀芯多路阀具有较好的电流-流量特性、负载敏感特性，同时，与传统负载敏感系统相比，该双阀芯多路阀负载敏感系统节能效果优势明显。     

基于AMESim的液压支架手动先导操纵阀液压系统分析

在综采设备中，针对手动液压阀难操作、易泄漏现象，设计了一种液压支架手动先导操纵阀，并对液压系统运行工况进行了特性分析。采用AMESim软件建立了液压系统模型，得到了先导操纵阀的反向进油口压力图、阀芯位移矢量曲线、阀芯流量曲线和反向回油口流量曲线，仿真模拟结果与实验数据相吻合。结果表明，先导操纵阀液压系统满足设计需求，能够安全可靠地运行工作。     

Design and performance characteristic analysis of servo valve-type water hydraulic poppet valve

For water hydraulic system control, the flow or pressure control using high-speed solenoid valve controlled by PWM control method could be a good solution for prevention of internal leakage. However, since the PWM control of on-off valves cause extensive flow and pressure fluctuation, it is difficult to control the water hydraulic actuators precisely. In this study, the servo valve-type water hydraulic valve using proportional poppet as the main valve is designed and the performance characteristics of the servo valve-type water hydraulic valve are analyzed. Furthermore, it is demonstrated through experiments that a decline in control chamber pressure that follows the change of pilot flow is caused by the occurrence of cavitation around the proportional poppet, and that fundamental characteristics of the developed valve remain unaffected by the occurrence of cavitation.     

比例电磁铁在插装电磁阀上的应用

介绍一种新型插装式电磁阀,它采用二级控制,将先导阀和主阀芯集成在一起,组成一个插装件。与传统的插装式电磁阀相比,该电磁阀的电磁铁采用比例电磁铁,根据电磁吸力与弹簧力的平衡调节先导阀的启闭,使主阀芯出口压力保持恒定,应用于小流量恒压控制系统中,做大地提高了液压系统的安全性。     

优先阀颤振啸叫问题仿真分析

优先阀配套于商用飞机液压系统,用于优先保证系统中主飞控系统的供油。在液压系统的实际工作过程中,当主飞控系统供油压力突然降低、液压系统中蓄能器放油时,常常会产生颤振、啸叫(鸣叫)等现象。建立了优先阀的数学模型及AMESim仿真模型,仿真分析了相关结构参数对阀动态特性的影响,并进行了参数优化。仿真分析结果表明,在优先阀其他结构参数不变的情况下,主阀阻尼孔径、先导阀座阻尼孔径及导阀弹簧刚度分别选为0.9 mm, 1.5 mm, 6.0 N/mm时,阀的动态特性效果最佳,当阀工况发生变化时,可有效改善阀芯颤振现象。     

高速开关阀先导控制的液压缸位置控制系统建模与仿真研究

针对液压机械臂的液压驱动系统要求与计算机接口方便、反应迅速并有较强抗污能力的特点，设计了基于高速开关阀先导控制的液压缸位置控制系统，并建立了相应的数学模型。通过对系统的仿真和实验分析，论证了该系统的可行性。     

低速大排量风能吸功泵流量特性研究

针对大功率液压型风力发电液压系统的需要,设计一种利用双圆柱凸轮驱动多排液压缸、换向阀配流的低速大排量风能吸功泵,并对所设计的风能吸功泵流量特性进行理论分析和仿真研究.提出在换向阀阀芯处增加节流槽,减小配油过程的压力冲击.根据换向阀的工作特点,建立了单腔室流量特性数学模型,得出在低转速工况下影响风能吸功泵内泄漏的主要因素...     

基于先导压力补偿的插装式比例流量阀控制特性研究

采用比例阀作为先导级的Valvistor阀,具有结构简单、成本低、通流能力大、压力损失小等优点,主阀流量是先导阀流量的线性放大,在工业领域中应用广泛。为了提高Valvistor阀的控制精度和可靠性,提出在Valvistor阀内部机械反馈通道的基础上叠加一个压力补偿阀,控制先导阀流量,进而控制主阀流量,并利用Simulation X对阀控制特性进行研究。结果表明,新设计的阀控制精度高、动静态响应特性好。     

基于AMESim的水下节能液压系统仿真分析

为满足水下恶劣工况,水下装备液压驱动以高可靠、控制性能优异的定量泵比例控制为主,但阀控液压系统能耗过大,使水下能量受限问题日益突出,制约了水下装备的发展.通过仿真开展了基于定量泵的水下节能液压系统研究.首先建立AMESim水下比例阀控及变频恒压泵控液压系统仿真模型,并设计了系统控制器;随后对液压系统能耗特性进行仿真分析...     

新型高压气动比例控制阀动态性能的仿真研究

针对某水下控制装置的特殊要求,设计了一种新型高压气动先导式比例控制阀。提出缓冲压力控制腔结构,实现了先导阀输出压力控制,以适应系统高压、大流量、工作压力范围宽的特点。建立了高压气动比例控制阀系统的动态数学模型,对其动态性能进行了仿真研究,获得了较为满意的结果。研究结果对高压气动比例控制阀的设计制造具有理论指导意义。