新型平衡阀的设计及仿真研究

论文摘要

平衡阀是液压系统中的重要元件,属于压力控制阀。它是平衡回路中的关键元件,在现代工程机械特别是起重运输机械中应用广泛,其性能的好坏直接影响整个系统的性能。传统的平衡阀存在着许多缺点,如低频抖动,控制压力偏高,工作平稳性差以及系统功率损失严重等,特别是其调定背压是固定不变的,当负载产生的压力比平衡阀调定的压力高时,系统的低频抖动不能完全消除,当负载产生的压力比平衡阀调定的压力低时,存在控制压力过高,功率损耗大的问题。针对上述缺陷,本文提出了一种新型的低导通压力平衡阀。本文主要以计算流体力学、液压流体力学为基础,结合降低起重设备功耗的需要,按照液压系统及元件的一般设计步骤,设计了一种新型低导通压力的平衡阀。文章讨论了部分零件尺寸和弹簧的设计,介绍了新型平衡阀的结构特点和工作原理,并分析了其性能。并通过对该阀进行合理简化,对各个部件以及每个液压腔建立模型,并经过一系列的数学处理得到较完整油泵—平衡阀—液压缸的系统模型。根据该新型平衡阀的数学模型搭建SIMULINK程序,从该阀的静态特性、动态特性以及稳定性等多个角度进行分析后得出,该阀的响应迅速、在下降工况的导通压力明显低于现有平衡阀的导通压力,在相同负载、相同流量跃阶信号下,导通压力约为FD型平衡阀的1／7～1／6,降低了下降工况的功耗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 典型平衡回路简介
• 1.4 平衡阀介绍
• 1.4.1 单级式平衡阀
• 1.4.2 先导式平衡阀
• 第2章 新型平衡阀原理
• 2.1 新型平衡阀简介
• 2.2 新型平衡阀工况以及工况切换
• 2.2.1 保持状态以及提升状态
• 2.2.2 由稳定状态向下降状态过渡
• 2.2.3 由下降状态向保持状态过渡
• 2.2.4 平衡阀自动适应负载变化
• 第3章 新型平衡阀的设计
• 3.1 设计思路
• 3.2 单向阀设计
• 3.2.1 单向阀选型
• 3.2.2 设计参数
• 3.2.3 结构设计
• 3.3 控制阀芯和主阀芯的设计
• 3.3.1 关键参数设计
• 3.3.2 主阀芯的设计
• 3.3.3 控制阀的设计
• 3.4 弹簧设计
• 3.4.1 控制阀芯弹簧设计
• 3.4.2 主弹簧设计
• 3.4.3 单向阀弹簧设计
• 3.5 小结
• 第4章 数学建型的建立
• 4.1 对各个液压腔室的建模
• 4.2 各个节流孔、环缝流量的计算
• 4.3 控制阀芯和主阀芯组合的建模
• 第5章 性能分析
• 5.1 静态分析
• 5.2 动态分析
• 5.3 稳定性分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间公开发表论文
• 研究生履历