基于AMESim的锥阀和球阀式液压阀动态特性分析

　　0 引言

　　随着液压行业的不断发展，液压技术已被广泛应用到各行各业中。其中煤炭开采机械也大规模应用液压技术，在液压支架、采煤机、刮板输送机、带式输送机以及综采自动化技术都涉及到液压技术并且实现了重大突破。煤炭行业综采已经大规模应用液压技术，液压支架的应用不仅减轻了工人的劳动量，而且提高了安全系数，而液压阀作为液压支架系统中的重要元件，其性能的稳定性不容忽视。

　　1 液压阀的结构及工作原理

　　液压阀主要分为球阀式和锥阀式，液压阀结构如图1所示。

　　（a）球阀式　　（b）锥阀式

　　图1 液压阀结构

　　1.保护盖2.复位弹簧3.动铁芯4.线圈组件5.壳体6.下壳体

　　7.推杆8.阀芯9.导向座10.活门座11.滤网

　　该液压阀是二位三通处于常闭状态的换向阀，由电磁部分、阀体和阀芯3部分组成，实现的功能就是简单的开启和闭合。其工作原理：在线圈不通电，无电磁吸力时，阀芯在复位弹簧的作用力下压在最底端（常态位），进油口P处于关闭状态，A与T相通。若电源接通，线圈通电产生一个向上的电磁吸力将动铁芯吸起，阀芯在轴向液动力的推动下到达上工作位，此时油口P与A相通，回油口T关闭。

　　2 基于AMESim对换向阀建模

　　（1）建模思想和方法

　　对于液压阀，首先根据其结构、工作原理以及所要实现的特定功能进行相应HCD建模。在建模过程中，根据所要研究系统动态性能研究的重点，对模型进行了必要的简化，做了适当的假设，所建模型如图2所示。

　　（a）球阀模型　　（b）锥阀模型

　　图2 用HCD搭建的液压阀模型

　　（2）验证模型的正确性

　　将球阀液压阀安装在实验台架上进行100次连续的开启与闭合，采集到的响应数据12~20ms，与仿真数据相差不大，在误差允许范围之内，说明模型可以真实反映液压阀的物理动态状况，验证了模型的正确性，从而验证了建模思想的正确性。

　　3 比较锥阀和球阀的动态特性

　　（1）设置液压阀的仿真参数

　　搭建好模型后，根据研究的的换向阀的数据参数对模型进行相关参数设置。

　　电磁换向阀的主要参数：

　　最大额定流量/L·min-1　　4.0

　　左边阀座直径Φ/mm　　2

　　右边阀座直径Φ/mm　　3.50

　　簧刚度/N·m-1　　7000

　　电磁电压/V　　DC24

　　阀芯最大行程/mm　　1.0

　　顶杆的质量/kg　　1.00e-2

　　动铁的质量/kg　　0.02