电子人社区网讯：
摘 要：将伺服控制理论与液阻网络理论相结合，介绍一种具备目标曲线控制功能的压力控制阀。该压力控制阀特点是可以实现系统的压力与时间特性曲线控制。通过AMESim建模仿真，分析了该阀的关键参数对性能影响。实验结果表明：仿真模型准确，通过调整关键阻尼参数可以实现系统目标曲线控制。
关键字：液压伺服控制 液阻网络 AMESim仿真 压力控制
压力控制阀在液压系统中尤其是工程机械的液压系统中起着十分重要的作用。传统意义上的压力控制阀一般分为溢流阀、顺序阀和减压阀。溢流阀并联在液压回路上，通过阀口溢流，使被控制液压系统或回路的压力维持稳定，实现稳压、调压或限压；其特性是压力－流量特性曲线从时域的角度来说溢流阀的动态特性普遍存在超调。顺序阀结构与溢流阀类似，只是其出口处不接油箱，而通向二次油路；该阀串联在液压回路中，用来控制多个执行元件的顺序动作。减压阀根据其工作原理分为定值减压阀和定差减压阀，分别对应于保证阀出口压力为定值和阀进出口压差为定值，减压阀从工作原理上分析是一个简单压力负反馈闭环系统。
当前对工程机械的操纵舒适性和可靠性的要求越来越高，液压系统的压力控制很大程度上决定了操纵舒适性，同时压力冲击直接影响液压元件和结构件的可靠性。例如需要对工程机械的液压泵进行尖峰压力控制防止其受到压力冲击；在液压马达回路中，需要进行压力控制来保证负载缓慢启动；变速箱换挡过程中也需要压力控制，从而保证换挡快速平稳无冲击。为此文中基于液压阀伺服控制理论和液阻网络理论，介绍了一种压力控制阀。该压力控制阀可以实现目标压力曲线控制，同时通过不同液阻的调整可以实现压力－时间特性控制，从而提高了工程机械液压系统的舒适性和可靠性。
1 压力控制阀原理
该压力控制阀结合了液压伺服反馈控制机制和半桥压力控制理论。系统应用原理如图1所示，双点划线线框部分为该压力控制阀2，压力表10输出压力为该阀的控制压力。其核心思想是通过旁路溢流阀8实现压力控制，同时被控压力通过阻尼孔4反馈作用在溢流阀弹簧腔的调整活塞6上，反馈的控制压力促使活塞运动，从而使溢流阀调压弹簧7的压缩量随之变化；控制压力因弹簧压缩量的改变实现了控制压力的反馈调整，该液压原理构成了液压阀伺服反馈控制机制。随着调压弹簧压缩量的不断增大，系统压力以一定的速率提升，直至调整活塞运动到限位位置，控制压力达到稳态值。
图1 压力控制阀系统原理图
对压力控制阀2进行分析，如图2所示，被控制压力通过一个A型半桥网络反馈作用到调整活塞6上，从而实现控制压力对调压弹簧7的压缩量控制。
图2 压力控制阀反馈压力液阻
2 压力控制阀仿真分析和试验验证
2.1 仿真模型建立
利用AMESim软件中的HCD库搭建压力控制阀的仿真模型，如图3所示。
图3 压力控制阀AMESim仿真模型
2.2 压力控制阀性能试验
在液压试验台上对压力控制阀进行性能测试，试验台泵站提供稳定流量，利用动态数据采集仪，在线实时采集被控制压力。根据上述该阀的工作机制和仿真分析，A型半桥的阻尼孔4和阻尼孔5，以及调压弹簧7的刚度是该压力控制阀压力与时间特性曲线的关键控制参数，性能试验中通过单因子轮换法来确定上述3个因子对调压曲线的影响。阻尼孔4直径A1＜A2＜A3；阻尼孔4直径B1＞B2＞B3；调压弹簧7的刚度参数K1＜K2＜K3。
2.3 仿真结果与试验结果对比分析
图4-6是AMESim仿真模型输出的仿真结果，图7-9为性能测试结果。
图4 阻尼孔4与调压曲线关系仿真对比
图5 阻尼孔5与调压曲线关系仿真对比
图6 弹簧刚度与调压曲线关系仿真对比
图7 阻尼孔4与调压曲线关系试验对比
图8 阻尼孔5与调压曲线关系试验对比
图9 弹簧刚度与调压曲线关系试验对比
通过仿真和试验的对比可以得出AMESim仿真模型正确。从仿真和试验结果中可以得出以下结论：
（1）阻尼孔4的直径越大，调压曲线的斜率越大，该参数变化不影响稳态压力值；
（2）阻尼孔5的直径越大，调压曲线的斜率越小，该参数变化不影响稳态压力值；
（3）调压弹簧刚度越大，调压曲线的斜率越大，稳态压力值越高。
（4）阻尼孔4和5的直径对于调压曲线的斜率影响敏感度较调压弹簧刚度变化率要大得多。
3 结论
对采用液压伺服控制机制与液阻网络相结合的压力控制阀的工作机制进行了详细的分析，AMESim仿真分析和性能试验结果表明：通过调整液阻桥路的阻尼参数可以实现对控制压力建压斜率的控制；通过设置调压弹簧刚度可以实现对压力控制阀稳态压力的调整。该阀可以广泛应用于工程机械，可以消除系统的压力超调、减少液压系统冲击，对工程机械的可靠性和操控性具有重要意义。
来源：调节阀信息网
转载请注明：电子人社区 | 
发表于 2017-3-8 09:00:24
收藏
分享
赞同
反对
