双主动型比例二通节流阀试验与仿真研究

　　双主动型比例二通节流阀, (以下简称比例节流阀)广泛应用于重型机械的液压控制系统中,尤其是液压机、压铸机、注塑机等系统,比例节流阀成为提高其控制性能及自动化水平的关键元件。在这些液压控制系统中,比例节流阀一般用于主缸、回程缸的进油路和回油路,用来实现速度的无级调节,同时也能保证执行元件的快速响应。速度的无级调节要求比例节流阀的控制性能良好,而其快速性就要求比例节流阀通流能力大,响应速度快。因此,比例节流阀的通流能力、响应时间和抗干扰能力成为评价其性能的重要指标。

　　比例节流阀技术在国外已经相当成熟,德国Rextoth、意大利Atos等公司推出的二通插装式比例节流阀,结合比例控制特别是阀芯位置检测反馈的最新技术,推出全系列标准化、通用化的比例插装控制元件,这些元件控制精度高、响应速度快,代表了国际先进水平,其主要参数见表1。

　　目前,国内学者对比例节流阀技术也进行了研究,最具代表性的是20世纪80年代初,由浙江大学路甬祥博士发明的流量-位移-力反馈二通电液比例流量阀方案[1]。另外,多个高校及企业也对比例节流阀进行研究,但是总体来说,从控制精度、响应时间、稳定性等各方面相比,国内开发的比例节流阀与?和推广。

　　针对山东泰丰液压设备有限公司研发的双主动型比例二通节流阀,进行了建模仿真研究,与试验结果进行比较分析,在此基础上,并对试验条件难以实现的项目进行了仿真研究。

　　1　数学模型

　　1·1　比例节流阀工作原理

　　比例节流阀结构原理图如图1所示。该阀由带位移传感器的比例先导阀、主阀、主阀芯位移传感器和放大器组成,可以根据输入信号的大小调节主阀芯开口,从而控制主油路的流量。

　　双主动型比例二通节流阀工作原理:放大器根据输入信号和主阀芯当前位移之差向先导阀6提供适当的驱动电流,开启先导阀。从附加压力源来的压力油经过先导阀到达主阀芯2的控制腔D、E,驱动主阀芯。主阀芯的实际位移再通过主阀芯位移传感器5反馈给放大器,从而实现对主阀芯位移的精确控制,达到比例节流的目的。其机能符号如图2所示。

　　由于先导阀也带有阀芯位移传感器,具有闭环反馈控制,形成了该阀双电反馈、控制快速精确的特点。

　　主阀芯的位移由附加压力源通过主阀芯控制腔双向主动控制,而主油路对主阀芯的作用力基本平衡,因此主阀芯的开启关闭速度基本不受主油路的压力和流量的影响,具有双主动控制的特点。

　　为安全起见,主阀芯上腔面积略大于下腔,因此在附加压力源断压,或先导阀断电时, C腔压力会驱动主阀芯向下,关闭AB口间通道。