液压系统中定差减压阀的滤波特性研究

　　0 引言

　　在一般的液压系统中由于各种原因(柱塞泵)能够使系统产生流量脉动,从而使得系统产生压力脉动,这对系统是相当不利的。我们可以考虑在系统中加 入一个阻尼的方法,从一定程度上抑制了负载压力脉动,达到了阻容滤波的效果。但是,从另外一方面考虑,我们得出了在系统中加一个阻尼后,当系统流量较大 时,系统功率损失增加,这不是我们所希望的。所以,现在我们考虑在系统中加一个定差减压阀。加一个减压阀后系统的结构简图如图1所示。

　　加定差减压阀的主要目的有两个方面: (1)减小系统的压力损失(系统的压力在加载过程中是变化的),同时可以减小油温升高; (2)定差减压阀通过合理的结构设计对柱塞泵因流量脉动而引起的压力脉动具有滤波作用。

　　1 系统的滤波特性

　　1.1 系统的斜坡响应及滤波特性

　　从图2可以看出,系统的斜坡响应特性非常好。下面我们考虑给系统一个斜坡输入信号迭加一个正弦输入信号,相当于给系统一个从低频到高频逐渐递增 的输入信号,分别可以得到泵输出流量和负载腔压力的动态响应曲线,再对比分析当我们在系统中加一个定差减压阀后,系统的滤波特性如何。

　　图3和图4分别是泵输出流量Qp和负载压力pL的仿真曲线。这里对仿真曲线图加以说明:在MAT-LAB里设计程序时, x轴为时间t,总的仿真时间为1s,分为5000步,相当于步长为012ms; y轴为泵输出流量或者负载压力值。当t=0时,我们取转速的起始值为n=20r/min,每个步长以49/5000的斜率增加,相当于仿真结束点的速度值 为n=1000r/min,泵输出流量的起始值Qp0取转速为20r/min时的流量,每个步长同样以49/5000的斜率增加,这样我们就可以通过仿真 得到转速从n=20r/min到n=1000r/min过程中泵输出流量和负载压力的动态仿真曲线。

　　从图3可以看出,随着转速的加快,柱塞泵输出流量Qp成正比地加大。另外,柱塞泵输出流量Qp在转速提高的整个过程中,都存在着一定量的脉动,而且脉动的幅值随着转速的提高逐渐增加。

　　如果系统中不加阻尼或者定差减压阀,流量脉动将很容易被传递到负载腔,在负载端产生一定的压力脉动,这对于系统的动态特性影响很大,对于一些精度要求比较高的场合将无法应用。图4是加入定差减压阀后的系统负载压力的动态仿真曲线。

　　从图4可以看出,当在系统加定差减压阀后,整条仿真曲线都比较光滑,负载压力即使在转速低至n=20r/min时脉动也很小,从图中几乎看不出 脉动的存在,说明本系统具有很好的滤波特性或者稳定性,我们可以认为系统是一个过阻尼环节,经过简化后可以把它变成两个惯性环节。