π桥电液比例溢流阀动态特性

　　π桥电液比例溢流阀的先导控制部分由G型P桥液阻网络构成[1],采用力控制型比例电磁铁控制先导阀芯,该阀具有稳态调压偏差小的特点,据实测, 10通径P桥电液比例溢流阀在溢流量65 L/min时,其调压偏差可以小于015MPa,其压力流量特性明显优于基于B型半桥液阻网络的比例溢流阀.P桥电液比例溢流阀的动态特性与其稳态压力流量特性有一定的相关性,当其压力流量特性很平坦(调压偏差很小)时,其动态特性会趋于不稳定.本文通过仿真和实验研究了先导控制部分参数不同时的P桥电液比例溢流阀动态特性,得到了具有良好稳态和动态特性的P桥电液比例溢流阀设计参数.

　　1 工作原理

　　π桥电液比例溢流阀的工作原理如图1所示.P桥电液比例溢流阀与传统电液比例溢流阀相比其先导阀级增加了一个先导控制活塞和一个固定液阻R2.因先导活塞左腔液压力始终大于右腔压力,先导阀芯的左端始终与先导活塞小端面接触,即仿真分析时可将先导活塞和先导阀芯作为一个整体.先导阀口是可变液阻R₃.当先导阀口没有打开时,液阻R₁和R₂没有油液流过,压力p₁=p₂=p₃.当p₃产生的液压力大于比例电磁铁推力时,先导阀口R₃打开,油液通过R₁, R₂和先导阀口R₃流回油箱,此时p₁>p₂>p₃;当主阀芯下腔与上腔压力差达到主阀弹簧预压力时,主阀开启,流量从主阀口溢流回油箱,使阀的进口压力基本保持不变.

　　本阀的先导部分工作原理与传统电液比例溢流阀不同,本阀当先导控制回路的流量增大时,液阻R₁和R₂上的压降都要增加.在p₁保持不变的情况下, p₂降低使先导阀口R₃趋于减小,p₃降低使先导阀口R₃趋于增大,而p₂和p₃的变化量取决于液阻R_1, R₂的值.作用在先导阀芯上的推力与先导活塞两端的面积及液阻R₁和R₂的阻值有关,只要适当配置先导活塞两端有效作用面积或液阻R₁, R₂的阻值,理论上可以实现先导阀流量变化时,其进口压力p₁保持不变.主阀上腔的压力随先导流量的增减而变化,当先导流量增加时,主阀上腔压力减小,在主阀进口压力不变的情况下,主阀上移,主阀开口量增加,溢流量增加.因此,该阀的调定压力可以不随溢流量的变化而变化,即阀的压力流量特性理论上可为一条水平线.

　　2 动态特性数学模型

　　根据各个容腔的流量连续方程、阀芯受力平衡方程、比例电磁铁线圈动态方程和电磁吸力方程,可得P桥电液比例溢流阀的动态数学模型.根据实验所用比例电磁铁的电流-位移-吸力特性,比例电磁铁输出指令力[2]可写为