大流量进口压力补偿器的设计与仿真研究

　　为减小负载波动对执行机构运动速度的影响，提高其速度的平稳性，进口压力补偿器在液压系统的工程应用中得到了广泛应用。然而，常规的压力补偿器大多属定差减压型滑阀结构[1]，其最大流量一般不超过 500 L/min，而工程中一些特殊的场合 ( 如冶金行业的步进式加热炉、长江三峡船闸、工程机械大吨位掘进机和自升式钻井平台等等[2]) 则往往需要流量更大的进口压力补偿器，有时所需流量可达 1 000L / min以上，因此设计研制大流量进口压力补偿器是一个值得关注的问题。由于插装阀具有抗污染能力强、响应快、通油能力强、零泄漏和其组合灵活性强等优点[3 -4]，是液压技术的一个重要研究热点，有广阔的应用前景[5]。作者利用插装阀技术和桥路液阻理论，设计研制大流量的进口压力补偿器，建立AMESim 仿真模型，并进行仿真研究和实际应用，为某些需要大流量压力补偿器的特殊工程应用场合提供一种可行的技术途径。

　　1 进口压力补偿器的设计及其补偿原理

　　利用插装阀通油能力强的技术特点和桥路液阻理论，以传统小流量的进口压力补偿器为理论基础，选用 REXROTH 的LC插装式常开型减压阀和带阻尼器的LFA 插装式溢流阀盖板，设计研制了大流量进口压力补偿器，其液压原理图如图1 所示。

　　由图1 可知，来自泵源且压力恒定的油液其中很小一部分经阻尼器X、直动式溢流阀和梭阀至液压缸压力较高一侧的工作腔，以此作为先导控制油构成无源B 型液压半桥以调节比例方向节流阀节流口的压降，绝大部分油液插装式减压阀的B 口、A口流至电液比例方向节流阀的P 口，最后经比例方向节流阀进入液压缸。插装式减压阀弹簧腔的压力则为B 型半桥的输出压力，在直动式溢流阀的设定压力调定好后，设液压缸较高一侧的负载压力如液压缸无杆腔压力pA升高，那么插装式减压阀弹簧腔的压力也会升高，从而破坏了插装式减压阀阀芯的力平衡，使减压阀阀芯向下移动，则减压阀阀口增大其液阻减小，从而减压阀A 口的压力 ( 即比例方向节流阀P 口压力) 升高，减压阀阀芯经次振荡后达到新的平衡位置，使得减压阀阀芯略有下移使得减压口略增大，最终使得比例方向节流阀节流口的P 口压力和其A 口压力增长值大体相等，以使其节流口压降最终基本保持恒定，起到压力补偿的作用，反之亦然。图1 中的阻尼器 F 主要起动态阻尼以提高减压阀阀芯稳定性的作用。

　　插装式减压阀阀芯的力平衡方程为:

　　式中p₂为插装式减压阀底部容腔压力;

　　p₃为插装式减压阀弹簧腔压力;