基于AMESim的双阀芯控制液压缸研究

　　随着液压技术与电子控制技术的结合,液压控制系统不断向高效率、小型化及高精度化方向发展。电液控制系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大等优点,广泛应用于国民经济和军事工业各技术领域。随着电液比例控制技术的发展,一种新型的电液比例控制技术—负载流量独立控制技术得以在工程机械上实现。本文对负载流量独立控制—电液双阀芯控制技术进行研究,为该技术的应用和推广提供了参考。

　　1 阀控技术的2种形式

　　1.1 传统阀芯的控制方式

　　传统阀芯控制执行机构如图1所示,其由单阀芯换向阀组成液压控制系统,进出油口由1根阀芯来调节。进、出油口的对应关系在阀芯加工时就已经确定,在使用过程中不能被修改,通过进、出油口的流量或压力不能进行独立调节。

　　1.2 双阀芯技术

　　双阀芯控制执行机构如图2所示,通过单独的电液比例节流阀对执行机构的进出油口独立控制,可以在一定程度上减少主控阀进、出节流口以及旁路上的压力损耗。双阀芯控制技术可以在保持液压执行机构操纵性要求的前提下,使进油压力和背压保持较低值,而且系统的压力始终与负载相适应,在满足系统动、静态特性的同时,降低了系统本身的能量损耗。

　　双阀芯与传统单阀芯相比有如下优点^[1]:

　　(1)可以单独对回油背压进行控制,因而能使回油压力较低,减少功率损失。

　　(2)可以实现进油侧调流量、出油侧调压力,具有较好的灵活性。

　　(3)阀芯结构简单,易于实现产品通用化;便于产品管理,降低了产品成本。

　　(4)解决了传统多路阀机液负载补偿中压力补偿器初始状态全开、补偿特性较差的问题。

　　(5)可以使用速度闭环反馈控制。

　　2 双阀芯控制原理及方法

　　2.1 双阀芯控制技术原理

　　分别在2个阀芯的两端设置压力传感器检测阀前后的压力,设置了位移传感器对主阀芯位移进行检测。通过将输入信号和传感器检测的信号反馈给处理器来驱动比例电磁阀对先导阀芯进行控制,从而实现对系统的压力和流量的控制。双阀芯可以根据控制信号同时动作,或独立动作,具有很好的灵活性。双阀芯结构如图3所示。

　　由图3可以得到双阀芯的动力特性方程。先导阀芯动态方程

　　式中M—先导阀芯质量

　　F_vc1—电磁铁作用力

　　F_fp—液动力

　　K_vp—粘性阻尼系数

　　主阀芯动态方程