增压式螺纹插装溢流阀的仿真与研究.pdf

增压式螺纹插装溢流阀的仿真与研究 口高施琛 口金侠杰 口冷景平 口吕永福 口邢科礼 上海大学 机电工程与 自动化 学院 上海2 0 0 0 7 2 摘 要 构建了增压式螺纹插装溢流 阀的模型 ， 基于 A ME S i m仿真并找 出其最优性能参数。基于最 优参数 ， 制造 出该 阀， 通过试验验证 ， 该阀具有 良好的动 态特性及增压功能。 关键 词 AME S j m 仿真 最 优参 数 试验 动 态特 性 增压 功 能 中图分类号 T H1 3 7 ； T P 3 9 1 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 f 2 0 1 5 0 8 0 0 3 9 0 3 螺 纹 插 装 溢 流 阀 结 构 紧 凑 ， 密 封 性 好 ． 广 泛 应 用 于 工 程 机 械 领 域 ⋯。 增 压 式 螺 纹 插 装 溢 流 阀 可 通 过 调 节 x 口 的 控 制 压 力 ， 增 加 溢 流 阀 的 溢 流 压 力 。 AME S i m 是 一 种 多 学 科 领 域 复 杂 系 统 建 模 平 台 ， 其 自带 液 压 元 件 库 ，还 包 含 液 压 元 件 设 计 库 ， 用 户 能 根 据 自 己 的 要 求 设 计 液 压 元 件 并 进 行 仿 真 ， 有 利 于 新 产 品 开 发 。 基 于 AME S i m 软 件 ， 用 批 处 理 方 法 对 增 压 式 螺 纹 插 装 溢 流 阀 的 性 能 参 数 进 行 仿 真 ．得 到 最 适 值 。 根 据 最 适 参 数 制 造 增 压 式 螺 纹 插 装 溢 流 阀 ， 通 过 试 验 验 证 其 特 性 。 1 结构简 介 p 2 4 X 2 3 2 2 21 2 O 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 ． 基座2 ． 主阀芯3 ． 主阀芯 弹簧 1 4 ． 旋入套5 ． 过 滤网挡圈6 ． 过滤 网 7 ． 孔用 钢 丝挡 圈8 ． 挡 圈9 ． 先 导 阀芯 弹簧1 0 ． 增 压 活塞l 1 ．挡块1 2 ． 主 调压 调 节套 1 3 ． 螺 钉1 4 ．螺母1 5 ． 锁 紧螺母1 6 ， 1 7 ， 1 8 ， 1 9 ． 0形 圈2 O ． 先 导 阀阀芯2 1 ． 挡 圈 2 2 ． 0型圈2 3 ． 主阀芯弹簧 2 ． 中心阻尼孔孔径 增 压 式 插 装 溢 流 阀 结 构 如 图 1所 示 ， 它 是 一 种 先 导 阀 ， 共 有 3个 油 口 ， P 口 为 压 力 进 油 口 ， T 口 为 溢 流 口 ， X 口为 增 压 控 制 口 。 该 增 压 螺 纹 插 装 溢 流 阀 带 有 增 压 功 能 ， 可 通 过 x 口 实 现 溢 流 压 力 的 远 程 微 调 。 2 A ME S i m 仿真 ] 根 据 阀 的 结 构 和 工 作 原 理 所 建 AME S i m 的 仿 真 模 型 如 图 2所 示 。 根 据 实 际 产 品 的参 数 ， 初 始 参 数 设 置 见 表1 。 针 对 动 静 态 特 性 的 优 化 ，用 批 处 理 方 法 对 阻 尼 孔 孔 径 、 先 导 阀 半 锥 角 、 先 导 弹 簧 、 主 阀 复 位 弹 簧 等 参 数 进 行 仿 真 ， 找 出 最 适 合 的 值 。 通 过 仿 真 结 果 可 知 ， 阻 尼 孔 孔 径 为 0 ． 6 mm 时 为 最 佳 值 ； 主 阀 半 锥 角 不 应 大 于 3 0 o ； 先 导 阀 半 锥 角 1 4 。 为 最 佳 值 ； 先 导 弹 簧 的 刚 度 一 般 都 比较 大 。 基 于 以上 结 果 ，对 增 压 插 装 式 溢 流 阀 的 增 压 功 能 进 行 仿 真 ， 其 结 果 如 图 3所 示 。 3 试 验验证[ ] 收稿 日期 2 o 1 5年 2月 机械制造 5 3 卷 第 6 1 2 期 ▲图 1 增压式插装溢流 阀结构简 图 3 ▲图 2 增压螺纹插装溢流阀液压系统仿真 l 据 溢 流 阀测 试 的 行 业 标 准 J B ／ T 1 0 3 7 4 2 0 0 2液 压 溢 流 阀 规 定 ， 结 合 本 文 研 究 的 溢 流 阀 的 实 际 情 况 ， 对 该 阀进 行 试 验 。 螺 纹 插 装 溢 流 阀测 试 系 统 液 压 原 理 图 2 0 1 5 ／ 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 增 压螺纹插装溢流阀的初始参数 参数名称 数值 主阀阻尼系数／ N s m 1 5 主阀质量／ k g 0 ． 1 主阀半锥角／ 。 3 5 主阀孔径／ mm 1 2 复位弹簧刚度系数／ N m m 1 - 2 复位 弹簧预紧力， N 1 0 阻尼孔孔径／ ra m 1 ． 1 回油 阻尼 孔 径 ／ ra m 1 ．5 先导阀阻尼系数／ N S m 1 5 0 0 先导 阀质量／ k g O ．O 2 先导阀半锥角／ 。 1 8 先 导 阀 孔 径／ mm 4 先导弹簧刚度系数／ N mm- 4 8 ．7 主阀芯前腔容积／ c m 1 ．5 主阀芯后腔容积 导 阀前腔 ／ c m 2 ．4 先导阀后 腔容积， c T n 3 2 ．0 如 图 4所 示 。 液 压 系 统 中 的 主 泵 为 俄 罗 斯 P S M 变 量 泵 ， 不 变 量 时 排 量 为 5 5 mL ／ r ， 增 压 系 统 用 的 增 压 泵 是 玉 峰 高 压 油 泵 厂 的 定 量 泵 ， 排 量 为1 0 mL ／ r ， 电 液 换 向 阀 和 比 例 溢 流 阀 采 用 的 是 P a r k e r电 液 换 向 阀 和 比 例 溢 流 阀 ， 电 液 换 向 阀 进 油 口能 承 受3 5 MP a高 压 ， 换 向 响 应 快 ， 满 足 瞬 态 响 应 试 验 精 度 要 求 比例 溢 流 阀最 大 溢 流 压 力 达 到 4 0 MP a，一 方 面 能 够 起 到 安 全 阀 的 作 用 ， 另 一 方 面 能 满 足 各 试 验 的要 求 。 对 增 压 式 螺 纹 插 装 溢 流 阀 进 行 稳 态 压 力 一 流 量 特 性 试 验 ， 结 果 如 图 5所 示 。 由 以 上 结 果 可 计 算 得 2 0 1 5 ／ 8 机械制造 5 3卷 第 6 1 2 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 妒k P k 1 o 0％ 1 00 ％ 95． 2 3 ％ Pb1 00％ 筹 1 0 0 ％ 8 7 ．3 ％ 其 中 t p 为 开 启 率 ； 为 闭 合 率 ； P k 为 溢 流 阀 开 启 压 力 ； 尸 h 为 溢流 阀 闭合压 力 ； 尸 T 为溢 流 阀设定 压 力 。 结 果表 明 此 阀 的开 启率 和 闭合率 超 过 了规定 的 开 启 率 8 5 ％ 和 闭 合 率 8 0 ％ ， 此 阀 具 有 良好 的 静 态 特 性 。 对 增 压 式螺 纹 插 装 溢 流 阀进 行 瞬态 特 性 试 验 ， 结 果 如 图 6所 示 。 1 压 力 上 升 时 间 为 At 1 0． 333 S 2 过 渡 过 程 时 间 为 At 2 1 ． 71 4 s 3 卸 荷 时 间 为 At 3 0． 8 57 s 4 压力 超 调率 为 6 等 1 0 0 ％ 1 0 0 ％ 6 ．3 ％ 其 中 AP为最 大超 调压 力 ； P为 溢流 阀额 定压力 。 从 试验 结 果 可 知 超 调 率 略偏 大 ， 建 压 、 泄压 响应 快 ， 稳定 性好 ， 具 有 良好 的瞬态 特性 。 对 增 压 式 螺 纹 插 装 溢 流 阀 进 行 增 压 功 能 试 验 ， 结 果 如图 7所示 。 从 试 验 结果 可知 ， 此 阀压 力 损 失小 、 滞 后小 、 响应 迅速 ， 增 压功 能 良好 。 4 结束语 本 文 根 据 增 压 式 溢 流 阀 的 结 构 基 于 AMES i m 仿 真 ， 得 出其 最优 性 能参数 。 基 于该参 数 制造 出溢 流 阀进 行试 验 ， 试 验 结果 表 明该 阀静 态 、 动态 特 性 良好 ， 增 压 功能 良好 。为 改进 阀 的性 能提供 了依 据 。 参 考 文 献 [ 1 ] 赵晟， 冷景平 ， 邢科礼． 螺纹插装先导溢流阀动态分析 [ J ] ． 流体传动与控制 ， 2 0 1 4 6 5 - 9 ． [ 2 ] 张海平． 螺纹插装阀介绍 之一 溢流阀[ J ] ． 流体传动 与控制 ， 2 0 0 5 5 3 6 4 1 ． [ 3 ] 于良振， 王明琳． 螺纹插装式溢流阀的研制与应用[ J ] ． 流体 传动与控制 ， 2 0 1 1 6 3 5 3 8 ． [ 4 ] 张宇琛， 赵继云， 谢腾飞． 二级先导插装阀动态性能仿真与 优化E J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 1 , 3 2 6 8 7 8 9 ． [ 5 ] 李艳杰，张昱． 基于 A ME S i m的B型液压半桥建模和仿真 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 2 3 6 9 7 1 ． [ 6 ] 张双娟． 先导式溢流阀静态特性理论分析[ J ] ． 机械研究与 应用 ， 2 0 1 0 1 1 5 1 7 ． [ 7 ] J B ／ T 1 0 3 7 4 2 0 0 2 ， 液压溢流阀， 技术条件E S ] ． △ 编 辑 日 月 实施 中国制造 2 0 2 5 ， 信息化工业化深度融合 机械制造5 3 卷 第6 1 2 期 2 0 1 5 ／ 8 体 实 划 计 动 行 是 网 联 互 点 重 是 造 制 能 智 线 主 是 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m