大流量级电液比例插装阀的动态特性.doc

本科毕业设计(论文)外文翻译二题目：大流量级电液比例插装阀的动态特性学院：机械工程学院专业：机械工程及自动化班级：学号：学生姓名：指导老师：提交日期：2013年03月12日PAGE\*MERGEFORMAT11大流量级电液比例插装阀的动态特性摘要：讨论一款高性能、能够用于控制大流量的伺服比例插装阀。通过分析该阀的结构原理，我们得到该阀的传递函数。有了传递函数，我们可以研究一些影响阀的性能的阀的结构。通过数字模拟和测试研究，使一些能够改进该阀的性能的最佳有效的原理方法成为一种可能，测试结果与理论分析及模拟结果相符合，并肯定了研究和模拟工作，本文为该阀的工程应用和一系列的进一步设计工作提供了理论基础。关键词：大流量级电液比例阀动态特性注释ｍｐ－－先导阀芯的质量ｉｐ－－输入电流ｍｖ－－第二阀的质量Ｆｐ－－电磁力ｘｐ－－先导阀的位移Ｋｐ－－流量系数ｘｖ－－第二阀的位移ｋｍ－－弹簧的反馈刚度ｂｐ－－先导的粘性摩擦系数ｋｅ－－电子增益Ｂｐ－－第二阀的粘性摩擦系数ｋｆ－－流力增益ｐａ－－ａ点的压力ｋｑｆ－－动态孔口增益ｐｂ－－ｂ点的压力Ａ（ｘ）－－先导阀的阀口面积ｐｐ－－ｐ点的压力Ｑａ－－ａ点的流量ｐｌ－－先导阀的加载压力Ｑｂ－－ｂ点的流量ａｐ－－先导阀芯的横截面积ＱＬ－－先导阀的加载流量ａａ－－第二阀的大横截面积ＫＱ－－先导阀的流量增益ａｂ－－第二阀的小横截面积ＫＣ－－先导阀的流量压力增益０.概述作为现代微电子和大功率工程设备的连接桥梁，电液比例控制技术已经成为最基本的工程控制部分。在镁铝铸模机实时控制系统中，采用的是一种高高性能大流量级电液比例插装阀。作为核心组件，阀是用来控制准确锤的速度。这种类型的大流量级阀也能用在其他领域内，例如：成型机，微重力找捞设备，大范围金属成型机器和盾构掘机电液控制系统。随着我国国防业和工业的发展，大功率电液比例伺服阀将会被广泛用于军事、金属冶炼、汽车、航空航海等领域。目前，这种阀主要靠进口，所以，大流量级电液比例插装阀的动态特性研究具有非常重要的工程意义。由于比例电磁铁作为先导级驱动的功率限制和主阀口的流力影响，大流量级比例伺服阀都采用３级结构。为了抑制扰动和控制精度，采用了很多反馈控制方法，例如：微电子反馈内循环和机械反馈内循环。在这里，我们介绍了一种技术方案，在这个方案里，我们采用了3级结构。这里是一个根据先导级和第二级之间的流力反馈原理设计的机械反馈内循环方式，并且其后续控制方法用于第二级和主级之间。这个方案实现了阀的性能高、结构简单、低耗能。在这里，研究了先导级对整个阀的性能的影响，并使一些改进阀的动态性能的最佳有效原理和方法成为一种可能。1.结构和原理阀的结构原理如图１所示，从图１可知，阀由四个主要部分组成：比例电磁铁，四通先导滑阀，第二级阀和主插装级。该阀的工作原理如下：eq\o\ac(○,1)关闭模式：当由预压力决定的阀高于电磁铁时输入电流信号，先导阀芯会回到图１所示位置。在这个过程中，先导控油进入第二级的上腔，下腔的油通过阀口回到油箱中。使得第二级下降，并且锥形阀口变得更小。由于液压桥的停滞，主级段的控制压力上升到入口压力B，然后主级段关闭。eq\o\ac(○,2)开启模式：当输入的是预压力决定的最小阀比电磁铁小。根据牛顿定律，由弹簧力和电磁力双重作用的先导阀芯下降。在这个过程中，先导压力油通过阀口进入第二级阀的下腔，接着上腔的油流回油箱使第二级阀上升。当第二级阀上升时，弹簧的反馈预压力变大，同时弹簧变大。受电磁力、反馈弹簧力和流力的作用，阀芯将会回到平衡位置。最后，流力与电磁力相等，所以第二阀的排量与阀的输入信号成比例。图1插装阀的结构原理图2阀的结构原理当第二阀向上移动时，锥形阀口β变大。Ｂ型液压半桥的变量孔β和常数孔R２控制主级段上腔的压力P3，主级段的排量和主流量也被液压桥所控制。整个阀采用了三段式结构，该阀的结构特性如下：(1)电磁铁直接控制先导阀芯，孔Ｒ１是先导和第二级之间孔口的动态反馈压力。(2)通过先导和第二级间的弹簧反馈，该阀包含了位移力的反馈，第二段的位移和阀的输入信号成比例。(3)在主段中，第二级通过Ｂ型液压半桥控制孔Ｒ２和锥形孔，实现了高性能主段和第二阀的后续控制。2.系统建模根据图1的结构原理，该阀只有一个机械反馈内循环，主级段后续控制和PWM电流控制电子路，所以整个阀的性能由先导级性能决定，先导级的分析如下。图2为先导级的原理图，从图2可知，该系统包括7个状态参数，2个先导级的状态参数，2个第二段的状态参数，3个为该两级中的压缩性流体的状态参数。在接下来的部分，分析了先导阀芯和第二段的动态特性。先导阀控制第二级的移动。当一个足够大的信号输入电磁铁中时，先导级根据牛顿方程移动在等式（2）中假设电磁铁的启动时间快得足以忽略。在这时，先导阀口的流量如