D型先导式大流量电液伺服比例阀动态响应仿真研究

1、课题一： D665 型先导式大流量电液伺服比例阀动态响应仿真分析班级： 08 级机电控制工程 3班组长：沙世伟 080101010378组员：王朋超 080101020046张耀成 080101010330杨瑞安 080101010242指导老师：权凌霄俞滨（研究生）目录一、任务书2二、研究目的4三、工作原理4四、滑阀受力分析与计算4五、D665 型阀的数学模型8六、D665 型阀的仿真模型 11七、系统的稳定性分析13八、工程心得14九、参考文献15一、任务书课题一、 D665 型先导式大流量电液伺服比例阀动态响应仿真分析一、研究目的采用 AMESim 软件仿真分析手段，通过本课题的完成，使

2、学生对液压滑 阀及电液伺服阀的相关理论进行更为深入的学习，重点掌握以下知识点：1) 滑阀受力分析；2) 两级先导式大流量电液伺服阀的工作原理；3) 两级先导式大流量电液伺服阀的动态响应分析 (时域分析、频域分析 )；4) 简要总结得出影响伺服阀动态特性的因素。二、设计参数序号参数项参数值单位备注1开口型式零开口2主阀芯行程士 6mm3主阀芯驱动面积33.2cm标准阀芯4主阀芯型式圆形5主阀芯长度74mm6先导阀D631伺服阀MOOG7阀芯材料0Cr17Ni4Cu4Nb8流量系数Cd0.619速度系数Cv0.9810油液密度8503Kg/m11油液粘度322,mm /s12工作温度40c13额疋

3、流量1000L/min14工作压力31.5MPa15反馈环节型式5ms位移电反馈三、设计要求及完成过程本课题研究内容如下：1）D665型先导式大流量电液伺服比例阀功率级滑阀受力分析计算；2）建立D665型先导式大流量电液伺服比例阀的数学模型；3）采用AMESim软件建立D665型先导式大流量电液伺服比例阀仿真模 型;4）得出该阀的时间响应曲线和频率响应曲线，得出阀的频宽。 课题研究过程如下：1）每人结合自己的研究过程，提交课题一份研究报告，研究报告不得雷 同；2）报告完成后，组长组织成员对所有报告进行评议，并打分；3）导师对每名学生的研究报告进行品议，并打分；4）一份汇总研究报告和汇报PPT,

4、完成后，向答辩委员会提交申请；5）组织答辩，并打分。四、提交形式1）个人研究报告；2）汇总研究报告；3）汇报PPT二、研究目的采用 AMESim 软件仿真分析手段，通过本课题的完成，使学生对液压 滑阀及电液伺服阀的相关理论进行更为深入的学习，重点掌握以下知识点： 1） 滑阀受力分析；2） 两级先导式大流量电液伺服阀的工作原理；3）两级先导式大流量电液伺服阀的动态响应分析 （时域分析、频域分析 ）；4）简要总结得出影响伺服阀动态特性的因素。三、工作原理（1）伺服喷嘴挡板先导阀工作原理 伺服射流管先导阀主要由力矩马达、 喷嘴挡板和接收器组成。 当线圈中有电流 通过时，产生的电磁力使挡板偏离中位。

5、这个偏离和特殊形状的喷嘴设计 使得当挡板偏向一侧时造成先导阀的接收器产生偏差。 此压差直接导致阀 芯两侧驱动力产生偏差， 推动主阀芯产生位移。 先导阀的泄漏油通过喷嘴 环形区域处的排出通道流回回油口。（2）多级阀工作原理 主阀芯的位置闭环控制是由阀内控制电路来实现的。 一个电气指令信号作用于 集成电路位置控制器并由此来驱动阀线圈。 位置传感器通过震荡器测出主 阀芯实际位移。 此信号被解调并反馈至控制器与指令信号相比， 得出的偏 差信号驱动先导级从而使主阀芯产生位移， 直至指令信号与反馈信号之间 偏差为零。由此得到主阀芯位移与指令电信号成正比。四、D665型先导式大流量电液伺服比例阀功率级滑阀受

6、力分析计算操纵滑阀阀芯运动需要先后克服各种阻力， 其中包括： 阀芯质量的惯性力， 阀 芯与阀套间的摩擦力，阀芯所受的液动力，弹性力和任意外负载力。（一） 作用在滑阀阀芯上的液动力 液动力分为稳态液动力和瞬态液动力1）、稳态液动力由动量定理求得稳态轴向液动力为由柏努利方程可求得阀口射流最小断面处流速为v=2Aprr.为速度系数，.=0.98通过理想矩形阀口的流量为2hpP.-为流量系数联立有巴阴沟儿COS*为稳态液动力刚度，冷=C；wip对于理想滑阀，射流角-=，取.=0.61有：=0.43W：二对于零开口四边滑阀的稳态液动力有）于空载时（Pg = ）达到最大值全周开口，阀芯直径d=6.5 cm

7、W= d=20.42cm=0.43 匸5U= 16598.16N稳态液动力的方向总是指向使阀口关闭的方向。2）、瞬态液动力由动量变化得瞬态液动力有: = m =寸弘2応怎吿亍=B如冷为阻尼系瓠片二5WL网对于零开口四边滑阀来说. pm difm-PX1 -伯德图 则由此可以得出：频宽为塊=6.42Hz幅值穿越频率为5.21Hz相角裕度为 32.7度相角穿越频率为 15.62Hz幅值裕度 17.03dB七、系统的稳定性分析(1) 先导级小球磨损， 对于位置控制系统， 三级电液伺服阀基本工作在零位， 小球与阀芯基本为点接触，久而久之， 小球磨损形成的非线性特性会影 响三级电液伺服阀的稳定性的现象，

8、 只有更换三级电液伺服阀先导级小球 才能解决。(2) 主阀常见的问题是阀芯凸台棱边的磨损，即阀芯台阶的直角边被磨钝， 造成内泄漏增大，压力增益降低，阀分辨率降低，系统误差增大。误差过 大时也会造成三级电液伺服阀的控制精度超差， 形成广义不稳定现象， 使 伺服系统表现出振荡。 在磨损不严重、 增益降低不大的情况下可调高伺服 放大器增益，必要时需要配合PID调整，将误差调至正常范围。(3) 三级电液伺服阀先导级被脏物堵塞时，会降低先导级增益，引起误差增 大，形成广义不稳定 ，需要彻底清洗整台阀。除了自身的因素外，还有外界的影响，比如管道效应、元件组合不合 理、机构弹性的影响、压力控制阀引起的不稳定

9、等，这些都可以使三级电 液伺服阀表现出不稳定。八、工程心得 通过本次工程的实际操作，对课本的知识有了更深一步的理解，初 步了解了如何将本科的实际理论知识运用到实际中去。我们也 对滑阀、喷嘴挡板阀和一些先导阀的内部结构，工作原理有了 进一步的理解，学会了如何对滑阀进行受力分析，对在计算过 程中需要注意的地方也明确了许多，例如：明确了如何确定阻 尼长度。在工程的过程中，也知道了如何利用已有产品的样本 解决问题，会初步使用样本，对以后的工作打下了一定基础。 还有，在建立系统的数学模型的时候，对方块图和传递函数的 建立有了一定掌握，也掌握了一定的简化传递函数的算法。在 数学模型建立后，通过课本上的知识，可以对自己做的系统进 行稳定性分析，当然还不是很熟练，也有些问题不明白。同时， 在用 AMEsim 进行仿真时，学会了如何搭建系统，在老师的指 导下学会了怎么进行系统的参数设置，但是，还不能熟练运用， 所以对一些参数进行设置时仍不知所措，以至于未能得出能够 满足系统的所有稳定图线，所以仍需要继续学习，进一步加强自身。九、参考文献1】王春行 .液压控制系统 .