纯水溢流阀的工作稳定性研究

　　0 引言

　　纯水液压传动系统中,因为水的粘度低,多数情况下阀芯振动严重,有时还不能稳定地工作。阀的稳定性受到多种因素的影响。本文利用计算机仿真分析,得出了影响纯水溢流阀工作稳定性的主要因素。

　　1 纯水溢流阀工作稳定性的研究状况概述

　　日本学者林容对液压系统锥阀稳定性做了深入的研究,在总结以前学者研究的基础上,林容指出锥阀不稳定性的因素有三条:其一,管路液体的压缩性导致锥阀的控制压力滞后阀芯的位移;其二,阀芯受到了负的阻尼力;其三,管路和阀由于系统中的其它元件干扰而引起的滞后。W1Becke研究了液压系统中的锥阀稳定性问题,研究指出在短管和小阀腔容积的条件下锥阀不稳定性是由于阀芯的运动和系统的其它元件之间的耦合造成; J1E1Funk研究了阀腔的容积和管路的长度对系统工作稳定性的影响,研究指出:长管路使系统不稳定,不稳定的临界频率依靠管路的低阶振动模态,管路越长其低阶振动模态的频率越低,也就不稳定。

　　不稳定的流体对锥阀的作用力是一个重要的而且容易被忽视的因素,也是难以建立数学模型的影响锥阀稳定性的因素。锥阀在弹簧的支撑下,沿锥阀的轴向运,实际上,锥阀因没有导向,常常存在侧向力,这种侧力导致阀芯侧向平移。Maeda等通过理论分析和实验研究指出:当阀芯偏离中心时,有负阻尼力产生。有关流体作用导致的锥阀的不稳定性研究还有D1Mccloy和R1H1MCguigan的结果以及W1L1Green和G1D1Woods的结果。D1Mccloy研究指出锥阀的流动模式主要有3种:一种是液流流出节流口后向阀座端面附壁,一种是液流流出节流口后向阀芯附壁,还有一种是介于前两者之间的流动模式。阀芯运动过程中伴随有液流流动模式的改变,液流流动模式的改变导致流体作用力的变化。D1Mccloy等人认为这种变化也是锥阀不稳定的原因。W1L1Green和G1D1Woods则提出了3种有关流体作用力导致的不稳定的可能情况:锥阀通流流量的变化引起流动从层流到紊流的过渡导致不稳定性,流体对锥阀的不稳定作用力导致不稳定和阀芯的打开与关闭之间的压力变化,即流体的滞环导致的不稳定性。

　　总之,研究/阀-管道0系统的工作稳定性是一个相当复杂的问题,实验研究也有相当的难度。本文对影响纯水溢流阀稳定性的因素进行了研究,给今后纯水液压系统和元件的研究提供了一定的参考。

　　2 纯水溢流阀工作稳定性的研究

　　本文通过对纯水溢流阀的动态仿真,利用Matlab语言中的仿真工具箱—Smi ulink对纯水溢流阀先导控制部分和主阀部分建立了仿真模型,分析影响纯水溢流阀稳定性的主要因素。

　　2.1 工作介质对阀稳定性能的影响