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作者：

张勇

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摘要：

插装式比例流量阀具有低泄漏、通流量大、结构简单、成本低等优点,在近几十年获得了迅猛发展。上世纪80年代Andersson教授提出基于位移-流量反馈原理的Valvistor阀,其主阀输出流量是先导阀流量的线性放大,已在各工业领域中获得广泛应用。因此对影响其静动态性能及稳定性的结构参数进行研究,对该类型阀的设计与性能的提高具有重要的理论意义。 本文首先对Valvistor阀进行理论分析,根据该阀的工作原理与流量连续性方程,建立了该阀的非线性数学模型,通过合理假设及线性化处理,将其简化为一个一阶系统,由劳斯判据得出该阀稳定性条件,利用数学模型分析了各参数对阀芯稳定性及静动态性能的影响,之后使用Matlab绘制该系统的根轨迹图,通过根轨迹对该阀的性能与稳定性进行分析,并与代数判据结果进行对比,为仿真与实验提供理论指导。搭建了二级插装式比例流量阀的实验台,使用dSPACE进行数据采集,对其先导阀及主阀静动态特性进行实验研究。使用SimulationX仿真软件搭建了Valvistor阀的仿真模型,由于先导阀结构参数未知,将实验数据导入仿真模型中,使用实验数据对仿真模型进行修正,仿真结果与实验结果相符,验证了仿真模型的正确性。利用实验台与仿真模型对Valvistor电液比例流量阀的静动态特性进行了详细研究,得到流量特性与位移特性曲线,获得动态阶跃响应与伯德图,阀的工作频宽约12Hz,频响曲线不存在谐振峰值,表现出典型的一阶环节特性,实验结果与理论分析一致。实验与仿真结果表明随着主阀进出口压差、反馈窄槽面积梯度的增大,主阀芯响应速度加快,但会降低系统稳定性,控制腔体积越小,该阀稳定性越好。实验与仿真结果同理论分析结果相符,验证了理论分析的正确性。现有的压差补偿型电液比例调速阀对流量的控制精度不高,负载突变时存在瞬时流量冲击与超调,而流量的动态检测又不容易实现,本文将压差—电气—位移补偿原理应用于Valvistor阀,构成压差变化位移校正型比例调速阀,实现对流量的精确控制,通过实验与仿真对该原理调速阀进行了详细研究,结果表明新原理阀流量控制精度较高,负载突变时瞬时超调量小。

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关键词：

液压传动 流量控制阀 机械设计 计算机技术