矿用卸荷溢流阀的建模与仿真研究

    1 新型卸荷溢流阀概述

    1.1 新型卸荷溢流阀的结构

    卸荷溢流阀是由溢流阀主阀部分和装有控制活塞的先导阀、单向阀和二位二通电磁换向阀 4 部分组成，其原理图如图 1 所示。

    乳化液泵中的油液经过阀的进油口 P 后分成 3路：（1）主阀开启后回油箱；（2）打开单向阀经出油口 A 至工作面；（3）经主阀阻尼孔后，又分为 3 路：①经过先导阀回油箱；②到达主阀芯弹簧腔；③接二位二通电磁换向阀后回油箱。

    该型卸荷溢流阀包含有 2 套卸荷系统。 可通过控制二位二通电磁换向阀通断电，实现卸荷阀的电控自动卸荷；当二位二通电磁换向阀关闭或出现故障时，卸荷阀采用机械式自动卸荷。

    机械式自动卸荷系统：

    （1）主阀的启闭，不但受控于先导阀，而且受控于控制活塞，控制活塞两端面积不同，可实现加载压力和卸荷压力不同，从而实现节能的效果，这是该阀在结构上的独特之处。

    （2）该型卸荷溢流阀的先导阀前腔装有一可拆装的导阀阀座，如图 2 所示。

    通过更换不同尺寸的导阀阀座，可改变先导阀前腔面积 A2的大小，从而在不调整先导阀弹簧预压力的情况下，改变阀的调压范围和额定流量。

    （3）先导阀芯采用球阀结构。 比较球阀和锥阀两种结构，当阀芯开口量相同，即阀芯与阀座离开相同的距离时， 球阀比锥阀具有较大的过流面积，所以球阀结构使主阀开启比较迅速。 且考虑到阀的开启寿命，锥阀阀口关闭时为线密封，容易过早失效，故该型卸荷溢流阀的先导阀采用球阀。

    （4）它既有溢流阀、卸荷阀的功能，又有单向阀的功能，是一个卸荷控制功能单元。

    1.2 卸荷溢流阀的工作原理

    卸荷溢流阀广泛应用于蓄能器液压系统中。 工作时使其 P 口接泵，A 口接系统，T 口接油箱。

    （1）当电磁换向阀通电工作时，该阀在电磁式自动卸荷状态下工作，如图 1。 根据不同工况时系统压力变化，电控系统给二位二通电磁换向阀能电或断电，使泵自动的加载及卸荷。

    （2） 当电磁换向阀始终保持关闭或出现故障时，该阀在机械式自动卸荷状态下工作。 如图 2，当负载压力低于卸荷阀的调定开启压力时， 阀关闭，泵向系统供油；当负载压力达到阀的调定开启压力时，泵卸荷，同时系统由蓄能器保压。

    2 利用AMESim对新型卸荷溢流阀建模

    AMESim 软件在操作上简单方便， 主要经过 4个步骤：（1）Sketch 草图模式下搭建系统模型；（2）Submodels 子模型模式下为系统元件选择合适的数学模型；（3）Parameters 参数模式下为图形模型设置参数；（4）Simulation 仿真模式下运行仿真。