一个大型的π桥网络控制压力的液压装置.docx

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一个大型的π桥网络控制压力的液压装置

一个大型的π桥网络控制压力的液压装置

国家重点的流体动力传动及控制实验室杭州浙江大学,310027

2010年6月8日出版;修订后的2010年12月6日修订;接受2011、1月13日;2011年1月18日的电子出版,

文摘:

稳态和动态性能的输出压力是液压装置和液压系统的重要行为。

由于其紧密的结构,B-half桥电阻网络被广泛用于控制压力安全阀实验。

然而，在有些压力控制系统中稳态压力误差可能是不可接受的。

一个恒压机组通常假设分析的稳态和动态性能液压系统。

流体压力的关系似乎要复杂的多,特别是当大流量变化发生的地方。

本文中液压阻力及桥网络试办阶段设计是为了得到更好的流体压力f特点。

基于电路的相似性,主要影响因素流体压力特性进行分析。

此外,双方对最优直径液压电阻常数、动态电阻和动态电阻提出了建议及对流体压力特点进行了比较,结果表明:

仿真与实验中得来到不同液压电阻常数、动态电阻和弹簧刚度,模拟结果和实验结果表明,流体压力靠很少的特点对弹簧刚度在整个流量范围变化。

可减小超调量小直径的动态电阻、流体压力压力安全阀的特征可以改善和桥试办阶段,该压力控制方法将发挥积极的指导方针和有助于高性能大流量液压系统设计。

关键词:

两个阶段的压力安全阀,桥电阻网络,流体压力特点

1介绍

由于高压力密度灵活性等优点,快速的动态响应和容易逆转控制与光滑、液压系统被广泛应用于各种应用,特别指出的是,目前的平行运动平台为实验模拟器请求大输出力和高刚度被高性能液压执行机构通常电阻网络是目前应用最广泛在实验的控制电路的压力安全阀。

然而由于弹簧力和稳态流动当流量增加通过减压阀,稳态压力系统会增加轻微地的力量虽然可以减少压力波动参数优化设计,变异条件下流量大,WU,etal,发展和桥电阻网络试点阶段的压力安全阀不一定是有利的。

它由三个液压电阻的形式两π,在理论上输出压力误差可以减少到零,HU,etal,分头液压阻力网络分成七桥类型的时候,在实验条件为0–250升/分钟他们还检测了稳态和动态性能控制的一个溢流阀和液压阻力。

而当稳态和动态特征水流条件下流体压力大于1000升/分钟不考虑。

而不同参数的影响,如液压电阻、弹簧刚度和流动性能的力量在整个压力安全阀,需要进一步研究。

在本文中,一个更大的动力装置的液压并联运动平台而言,其压力安全阀和桥梁设计实现了基于网络实验。

为了取得更好的流体压力特点,对某些参数的影响和控制压力进行了仿真和实验。

本文组织如下。

压力控制一个更大的动力装置系统发展在第二章。

提出了三个液压电阻的参数优化在第3章。

对不同参数的流体压力特征的压力安全阀检验在第四章。

第五章结论。

2压力控制系统的设计

2.1结构及工作原理

液压动力单元组成的液压并行系统水力泵、储层压力控制阀,如图1。

液压动力单元原则

主要展示的是一个插装阀。

它是由液压阻力控制网络,其中R1、R2作为液压电阻的两个常数和参数（R3）被视为一个变量液压电阻。

以上是一个液压阻力网络及桥梁建造的液压电阻。

输出端口的压力在R3与R2之间。

另一个常数液压电阻器（R4）定义为一个动态电阻之间的连接通道设置在实验液压电路和主要阀液压电路中,用来改善系统的动态特性。

所有的恒液压电阻以薄圆孔的形式件在轴对称管密封。

2.2分析稳态特性

动态电阻是相关的稳态特性分析。

假定每个孔系数是相同的和无压降的密封原理、试验操作压力控制系统可以简化显示在图2。

简化的实验电路原理

出口流速之间的类比电路。

特别是,流量、液压电阻和压降是分别类似于电流,电压和电阻,。

在图2,实验参数（R3）相串联液压电阻两常数（R1、R2）。

因此总液阻力的实验和桥网络相结合的电阻器。

通过一个电阻的流量等于彼此。

水力阻力和流量表达如下:

R=R1+R2+R3,

（1）

Q1=q2=q3,

（2）

在q1,q2,和q3分别是流经电阻R1,R2和R3的液压。

在试验中液压回路的总压降

P0,P1和P3指在主阀门端口各自的压力、分别在R2和R3之间，虽然液压电阻器的电阻非常相似,他们之间也有差异。

液力阻力随不同的流动和不同的压降通过电阻器的压力,可表示如下。

d是一个电阻的有效直径、H的定义是一个电阻系数:

给出了主要的参数的力的平衡方程

通过主要阀门端口的流量的计算

在A1及A2是压缩油有效面积的参数,x0是压缩油的长度,x是位移的主要参数、k（弹簧刚度、Cp的流量系数、有效直径D是主要的参数,一个是主要的射流角度参数,滴定是稳态流量系数的力可以表示为

从公式

（1）-（10）的关系,主阀门的流动端口和输出压力可以推导出

M和N可以表达如下:

根据公式（11）,流体压力特征参数主要是d1、d2、d3、k。

此外,主阀和先导阀在工作时可以有振动,因为一般阻尼系数在液压系统较低。

采用动态电阻表型增加总液力阻力,然后,防止阀门两次从振荡。

因此,动压的特点是由主阀参数决定。

3仿真分析与参数的优化

3.1不同的特征参数

图3所示的仿真模型AMESim压力安全阀和桥的试用阶段。

液压油油是提供液压流量恒定的来源。

通过变量液压阀调节流,主阀流量通过增加257L/分钟到1800升/分钟由七个步骤。

下面给出了仿真参数表。

变量压力阀模型

在任何系统中R1和R2会导致相应的输出压力和参数π网络。

这里的有效直径的电阻器是限制在0.8毫米到2.0毫米。

流体压力特征与不同系统的d1和d2中被描述,如图4。

一个系统的d1和d2,改变弹簧刚度k的主要阀门从5N/米到100N/米,仿真结果显示在图5。

这表明虽然输出压力会随不同的k而变化,其稳态误差约保留彼此。

结果表明,稳态压力误差取决于弹簧刚度。

3.2参数优化液力电阻器

在参数优化的方法获取最优参数中参数d1、d2、和d4在检定流体压力特点过程中起了重要的作用。

优化目标是总结如下:

（1）由稳态压力误差d1和d2应当最小化。

（2）压力振荡的影响和压力超调量的匹配d1、d2、d4应当最小化。

3．2．1液力继电器设计

通过公式（11）,稳态压力误差最大化可以表示为

两个约束条件

对爆破参数进行优化,用Matlab优化工具箱进行实验,结果表明,最小的错误发生在稳态压力=1.5毫米d1、d2=1.0毫米。

比较d1，d2的参数,仿真进行采用了以上最优参数。

仿真结果,显示在图6,表明了稳态误差较小的压力为1.5毫米,当d1d2是1.0毫米时,符合优化目标。

（1）压力振荡不满足优化目标

（2）整体液力阻力不够大。

增加一个合适的动态电阻来提高系统的动态特性是很有必要的。

3.3.2动态液压电阻设计

为了增加总液力阻力,动态电阻的直径应小于1.5毫米。

根据流体压力d4进行绘图不同于图7。

在模拟活动中,d4的变化是0.8毫米,1.0毫米和1.5毫米。

结果表明,随着d4增加,压力振荡增长更快,而且是不稳定的。

另一方面,超调量和压力振荡的影响。

4压力控制实验

试验夹具是显示在图8-9。

7个流量泵的总流量是1802升/分钟。

油温控制在45℃。

如图9,主要的参数和实验的参数（DN63）相结合的一个区域,及液压电阻器（R1、R2和R4）整合在一起的区域。

输出压力由高精度压力传感器测量，输出流量是基于数字水泵的数据。

比较不同液压输出的压力电阻都显示在图10。

流量增加至257L/分钟到1802升/分钟，有七个步骤。

当d1=1.5毫米和d2=1.0毫米,稳态压力误差约为0.52MPa而远低于d1=d2=1.0毫米。

这就像模拟结果显示在图6;然而,误差大于其理论价值。

可能是由于位移的粘滞和摩擦的作用导致压力损失。

通过改变弹簧钢丝直径得到不同的流体压力特性与弹簧刚度。

原丝直径在主阀门6.0毫米。

与5.0至8.0毫米进行比较,结果显示于Fig.11。

最初的压力会随不同的电线的直径增加,但三压力曲线近乎平行于对方。

结果意味着稳态压力误差是取决于的弹簧刚度。

比较不同动态电阻的压力都显示在图12。

当d4=1.0毫米,虽然那些压力超调量约为8%,压力振荡抑制和曲线比d4=1.5时平滑了很多。

与实验结果吻合,仿真结果显示在图12。

5结论

一个稍大的液压动力单元通过压力安全阀完成了一个π桥网络实验。

在输出压力的计算公式和流量的基础上推导出相似的电路。

对几个参数的影响的性能进行了分析和压力释放阀的仿真和实验研究。

这个结论如下：

（1）两个常数液压电阻器（R1、R2）在稳态输出压力的特点时是最重要的。

实验研究表明,优化观念是压力继电器的误差到达最小。

（2）压力误差取决于弹簧刚度。

参数k仅仅影响到主阀开关的压力。

（3）动力安全阀的动态电阻R4对输出压力有很大的影响。

低振动和小超调实现动态电阻直径1.0毫米。