电液比例变量泵中压差调节阀的研究.doc

电液比例变量泵中压力补偿阀的研究王慧，刘海洋 (辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000)摘 要：电液比例变量柱塞泵系统中的压力补偿阀系统中起到关键作用，利用多学科领域工程系统仿真高级建模环境(AMESim)软件，建立压力补偿阀仿真模型;经过连续调试、运行，合理配置参数，进行系统仿真;以柱塞泵瞬时流量最优时发动机转速和阀芯开口量参数为基准进行分析，并得到接近恒压力特性的结果.通过试验和仿真表明：开口量不同的压力补偿阀的动态特性存在差异，通过试验验证了仿真结果的准确性,为进一步提高电液比例变量柱塞泵系统的效率和节能作用提供了可靠的参考依据和研究方法，缩短了研发周期，加快产品的市场投入。关键词：变量柱塞泵；压力补偿阀；AMESim仿真；动态特性中图分类号:TH137；TP391.9Research on Pressure Compensated Valve of Electro-hydraulicProportional Variable Piston PumpWANG Hui, LIU Hai-yang(Mechanical Engineering College, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)Abstract:Electrohydraulic proportional variable piston pump system of differential pressure regulator played a key role in the system.The use of multidisciplinary field engineering system Simulation senior Modeling Environment (AMESim) software, set up pressure compensation valve Simulation model; After continuous debugging, running, reasonable configuration parameters, carries on the system simulation; To piston pump flow instantaneous optimal engine speed and valve core open amount parameter as a benchmark for analysis, and get the result of nearly constant pressure characteristics.Through the test and simulation show that the amount of pressure difference open different regulator dynamic characteristic of the different, through the test simulation results of accuracy, in order to further enhance the electro-hydraulic proportion variable piston pump system efficiency and energy saving effect to provide reliable references and research methods.Keywords: variable piston pump;Differential pressure regulator;Dynamic characteristics; AMESim simulation1 前言：电液比例变量柱塞泵系统因具有节能、低噪声和先进的控制技术，而广泛应用于各个领域。变量泵内部的压力补偿阀是影响系统的稳定性、快速性和准确性的直接元件,压力补偿阀的性能直接决定了推动斜盘变量的控制柱塞的响应特性,从而影响整个变量泵系统的压力和流量响应特性,制约着泵的工作性能的发挥。因此有必要对压力补偿阀进行理论仿真和实验研究，对提高电液比例变量泵系统的性能具有重要的意义。1工程系统仿真高级建模环境(Advanced Model-ing Environment for Simulation of engineering systems，AMESim)是法国IMAGINE公司自1995年开始推出的1种新型的高级建模和仿真软件，其提供的1个系统工程设计的完整平台使用户可以在单一平台上建立复杂的多学科领域的机电液一体化系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入分析.2.AMESim模型库丰富，可以根据设计的需要，利用液压元件库，构成液压系统模型；其图形化的物理建模方式，使设计者从繁琐的数学分析中解脱出来，从而专注于物理系统本身的设计，利用AMESim可以求得对数学模型非常复杂甚至难以求得精确数学模型的系统进行建模；在AMESim仿真求解中鲁棒性极强的智能求解器可根据模型自动积分算法，并可根据不同仿真时刻的系统特点实时调整算法和步长，仿真结果更准确，仿真时间更短。2结构组成电液比例变量柱塞泵原理图,3如图1所示。我们所研究的对象为压力补偿阀,该压力补偿阀为二位三通比例阀, 阀芯两端压差控制阀的开口量不同会得到不同的流量,通过采用开口不同的阀芯对其理论仿真和实验研究,得到其动态特性。1. 角位移传感器 2.控制柱塞 3.变量柱塞泵 4.压力调节阀 5.比例换向阀 6.压力传感器 7.放大器 8.溢流阀 9.节流孔 图1 电液比例变量柱塞泵的原理图3 阀的受力分析及仿真模型的建立 （1）滑阀的力平衡方程其中，稳态液动力 瞬态液动力 入口处调节压力 出口处调节压力 阀芯右端面面积 阀芯左端面面积 阀芯质量 回位弹簧弹力 阀芯运动的粘阻系数 阀芯位移(2) 建立模型伺服控制阀采用电液控制阀芯的开度.在AMESim软件中，有2种定义元器件的方式:(1)直接调用AMESim中的现有模型(2)通过AMESim提供的一些小单元自行搭建元器件.4AMESim中现有的阀模型只能定义时间与所流经阀的流量之间的关系，本文研究的液压系统所用压力补偿阀模型通过第2种方法搭建.通过研究阀联的内部结构及AMESim软件提供的各种元器件模型，搭建压力补偿阀模型，并加入回程弹簧及随动缸模型，柱塞滑靴组及配油盘模型通过1个位移转换器将控制缸直线输出转换为变量泵变量信号。见图2. 图2 压力补偿阀的模型4 压力补偿阀的仿真利用所建压力补偿阀仿真模型和仿真参数，对其进行动态仿真，得到其压力的动态响应曲线，改变开口量大小，,在同样的输入电流的情况下,分别采用阀芯开口量为 0. 1 mm, 0.2mm, 0. 5 mm和1. 0 mm共4组数据进行仿真,通过设置batch parameter的不同开口量参数，得到开口量大小对压力调节阀的动态响应的影响。如图3所示，开口量的大小直接影响调节阀的响应速度，开口量越小，调节阀的响应越快。图3 不同开口量的压力补偿阀的动态特性曲线通过液压试验，分别采用不同开口量的压力补偿阀，通过液压试验显示的压力阀的压力信号，实验结果如图4所示。a 0.1mm开口时的压力曲线b 0.2mm开口时的压力曲线c 0.5mm开口时的压力曲线 d 1.0mm开口时的压力曲线图4 试验响应曲线从实验的曲线可以得出，仿真与试验的结果基本吻合，因为在试验中受到泄漏和其他摩擦力的影响，当阀的开口量减小时，阀的响应变快，超调量增大，泵的工作不平稳：相反，当开口量增大时，阀的响应变慢，超调量变小，变量泵工作的相对稳定。5 结论本文对压力补偿阀做了受力分析，建立了AMESim仿真模型，并对不同开口量作了分析研究。可得以下结论（1） 压力补偿阀的性能直接决定了电液比例变量本系统的动态特性，具有重要的作用；（2） 压力补偿阀阀芯的开口量的增加，可使系统在响应时的二次震荡减小，系统响应变慢，超调量减小；（3） AMESim仿真与传统的数学模型相比，具有非常明显的优势，大大缩短了仿真时间，提高了仿真精度，对液压系统的建模与仿真有非常大的意义。参考文献：1 吴文海。电液比例变量柱塞泵的动态仿真D。成都:西南交通大学，20062付永领，祁晓野.AMESim系统建模和仿真从入门到精通M.北京:北京航空航天大学出版社，2006:23-26.3隗金文，王慧M. 液压传动 .东北大学出版社，2001：20-404苏东海，于江华.液压仿真新技术AMESim及应用J.机械，2006，33(11):35-37.作者简介：王慧（1960），男，