F型P桥溢流阀稳定性研究

　　0 引言

　　半桥液阻网络由两个液阻串联而成,而P桥液阻网络由三个液阻R1、R2、R3串联构成[1,2]。根据可变液阻和固定液阻的不同组合,文献[1,2]将P桥分为7种类型,分别用A、B、C、D、E、F、G表示,文献[3]对以F型P桥为先导控制回路的溢流阀的稳态特性进行了研究,得出了溢流阀的稳态调压偏差根据液阻参数的不同配置可以为正数或为零的结论。本文对溢流阀的稳定性进行分析研究,得到了溢流阀稳定的临界条件,为F型P桥溢流阀的设计提供了理论根据。

　　1 F型P桥溢流阀工作原理

　　F型P桥溢流阀的工作原理如图1所示,它主要由主阀和先导阀两部分构成。其中,V1为溢流阀入口容腔容积,V₂为液阻R1至先导阀口之间的容腔容积,V₃为先导阀口至液阻R3之间的容腔容积;p₁、p₂、p₃分别为容腔V₁、V₂、V3的压力;qV为溢流阀溢流量。R₁、R₃为先导控制回路的两个固定液阻,先导阀口为可变液阻,用R2表示,因此,先导回路的液阻网络为F型P桥液阻网络[3]。该溢流阀与以B型半桥为先导控制回路的溢流阀不同,它的稳态调压偏差$p根据液阻参数的不同配置可以为正数、零。F型P桥溢流阀所具有的不同稳态调压偏差$p的稳态特性取决于如下表达式[3]:

　　式中,e为溢流阀溢流量改变1个单位时溢流阀入口压力的变化量;kd为先导阀弹簧刚度;g₁为液阻R1的液导;g₃为液阻R₂的液导;A₃为先导阀座有效面积;A₄为在先导阀芯中部p3起作用的有效面积;b为先导阀口系数。

　　当e>0时,稳态调压偏差$p为正数;当e=0时,稳态调压偏差$p为零。

　　2 F型P桥溢流阀稳定性

　　试验研究说明,当F型P桥溢流阀的稳态调压偏差$p为正或零时,该阀是稳定的,当该阀的稳态调压偏差$p为负数,即该阀的控制压力随溢流的增加下降时,阀出现不稳定。研究稳定与不稳定的临界点参数,对F型P桥溢流阀的设计具有理论意义。

　　2.1 F型P桥溢流阀稳定性分析

　　图1所示的F型P桥溢流阀先导回路有3个液阻R₁、R₂、R₃,主阀口有一个液阻,分析该阀的动态特性时,需建立4个液阻的压力流量方程,由于溢流阀有3个容腔,需建立3个流量平衡方程,有两个运动件(主阀芯和先导阀芯),需建立两个运动微分方程,因此共有9个方程。由于方程多,得不出直观的方程解,也难以用解析式来分析阀的稳定性,但可以用仿真和试验方法对阀的动态特性进行分析。

　　考虑到溢流阀进口处的容积V₁远大于V₂和V₃,且主阀的固有振动频率也小于先导阀的固有振动频率,因此主阀的振动对先导阀的稳定性没有多大的影响,鉴于此,在分析先导阀的稳定性时,可以不考虑主阀的振动,从而使问题简化,而先导阀的稳定对整个F型P桥溢流阀的稳定性是起决定性作用的。