升降车平衡阀动态特性对回路稳定性的影响???     肇庆鼎湖升降车出租,  肇庆升降车出租,  升降车出租    根据对平衡阀节流功能的数学公式可知，影响平衡阀通过流量的因素有：负载口控制口阻尼、阀芯的开度和进出口的压力。平衡阀进口压力由负载决定，出口直接回油箱，压力为0。油液弹性模量以及油源流量与阀的的动态特性没有直接关系，不进行仿真。通过模拟液压缸下降5秒情况下，仿真分析负载、液压缸参数、平衡阀结构参数对平衡阀动态性能的影响。

     主阀芯调压弹簧刚度的影响主阀芯调压弹簧直接作用在主阀芯上，朝向阀芯关闭方向，弹簧的预紧力决定了平衡阀主阀芯开启的压力，主阀芯调压弹簧刚度决定了平衡阀从刚刚开启到完全开启的压力范围和压力等级。CB系列平衡阀有两种压力等级，分别为28MPa和35MPa，两种压力等级对应两种主阀芯调压弹簧刚度，分别为102N/mm和128N/mm。  主阀芯调压弹簧刚度分别为102N/mm和128N/mm时液压缸运动曲线和阀芯位移曲线。两种弹簧的预紧力一致，其它条件为初始条件。 当调压弹簧的预紧力一定时，随着刚度的增加，液压缸运动速度的波动的时刻滞后，主阀芯位移量变化也滞后，但波动的幅度基本没有变化。理论上无限增加主阀芯弹簧的刚度就能无限的提高液压缸和主阀芯开口的稳定性，但受制于阀件的尺寸以及阀芯、阀套的承压能力，主阀芯弹簧不可能无限增加。实际上，所有的液压阀件都是有按照一定的压力等级来设计的，工业级的阀件压力一般不超过42MPa。因此，通过采用高压力等级的阀件可以提高液压缸运动的稳定性，但效果不大。

    导压比的影响CB型平衡阀先导比有两种选择，分别为2:1和3:1，不同的导压比决定了控制口压力和负载口压力对主阀芯的影响不同，导压比越大则控制口压力对主阀芯位移影响越大。不同平衡阀导压比条件下液压缸运动速度和主阀芯位移曲线。 较小的导压比能将油缸速度和阀芯位移波动推迟，对系统稳定性有一定的影响，但依然无法解决振动问题。

    控制口阻尼的影响从控制口阻尼的作用分析，不同的阻尼大小将直接决定控制腔的建压时间和压力的稳定性，而压力是否稳定决定着阀芯的位移量是否稳定，进而影响着负载速度的稳定。 为控制口阻尼分别为0.2mm、0.5mm时液压缸的速度和阀芯位移曲线。从曲线上能够看出，控制口的阻尼直径较大时，平衡阀响应速度佳快，但超调量加大，液压缸运动速度的平稳性降低，这是因为则增大先导口阻尼直径就降低了对压力波动的抑制能力，导致系统压力的波动作用主阀芯上。当阻尼孔直径为0.2mm时，阀芯的位移量基本能够稳定，液压缸的速度几乎没有波动。从控制的角度分析，减小控制油口阻尼直径的实际就是提高了系统的阻尼，系统的响应速度会变慢，但稳定性会提高。因此，通过优化控制口的阻尼能够很明显的平衡阀的稳定性，进而保证系统的稳定。但是阻尼孔直径也不能过小，否则将给系统带来很大的延迟，无法及时响应操作的输入指令。

    惯性载荷的影响由机械控制理论可知，系统的粘性阻尼与惯性载荷决定了系统的阻尼，惯性载荷越大系统的阻尼越小，系统的就越不稳定。因此对于臂架举升类控制系统，理论上只要惯性载荷足够大，就必然造成系统的不稳定。 在质量块不同质量下，液压缸活塞杆下降的速度仿真曲线和主阀芯位移仿真曲线，质量块分别取为3000kg、5000kg，其它参数为初始条件。从图中曲线可以看出，不同负载质量下液压缸运动速度和主阀芯位移变化趋势能够对应一致，随着负载质量的增大，液压缸的速度波动明显变大很多，主阀芯位移量变化也明显变大。这说明液压缸的惯性载荷对平衡阀的响应速度影响很大，负载质量越大系统越不稳定，减小质量可提高稳定性。

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     液压缸的影响对于举升工况，负载质量相同缸径不同时，液压缸的无杆腔的压力不相同，液压缸缸径小则无杆腔的压力高，缸径大无杆腔的压力小。当负载由于某种原因速度发生变化时，小缸径产生的压力波动大，大缸径产生的压力波动小。根据平衡阀主阀芯力平衡建模方程可知，当无杆腔的压力波动小时，平衡阀的开口变动也小，回路的稳定性就越好。不同缸径时液压缸运动速度和主阀芯位移曲线，从曲线可以看出，当液压缸的缸径由100mm增大到120mm后，液压缸运动速度的稳定性改善明显。

         通过仿真分析液压缸负重下降工况时不同参数下液压缸运动速度和主阀芯开口的结果看，可得到如下结论：(1)不管是何种情况，主阀芯开口大小的波动和液压缸运动速度的波动具有对应关系，主阀芯开口大小发生波动，液压缸的运动速度必然发生波动，主阀芯开口大小稳定，液压缸的速度就稳定。因此，平衡阀主阀芯开口大小是否稳定决定了平衡回路的稳定性，阀芯开口越稳，液压缸的速度也越稳定。(2)控制口阻尼对主阀芯的稳定性影响很大，较小的控制口阻尼孔能够有效降低控制口的压力波动，起到滤波的作用，能够有效提高主阀芯开口的稳定性。(3)载荷对主阀芯的稳定影响很大，载荷大时在液压缸无杆腔形成的压力也越大，对平衡开口的影响就越大，降低举升液压缸的载荷能够有效的提高稳定性。(4)液压缸的缸径对主阀芯的稳定影响较大，液压缸缸径越大就能够降低负载在无杆腔形成的压力，也就降低平衡阀工作油口①的压力波动，平衡阀主阀芯的开口就会更加稳定。(5)主阀芯调压弹簧刚度和导压比都对系统的稳定性有影响，主阀芯调压弹簧刚度越大、导压比越小会有效提高系统的稳定范围，但受制于CB平衡阀自身的限制，不可能无限调整，导致二者对主阀芯稳定性的影响相对较小，不是提高系统稳定性的有效手段。

 

    在平衡阀数学模型的基础上建立了平衡阀回路的数学模型，求解出了平衡回路的传递函数，并分析了影响回路稳定性的主要因素。建立了平衡阀动态特性仿真模型，并从工程角度对影响回路稳定性能的控制口阻尼、主阀芯弹簧刚度、导压比、载荷和液压缸缸径等因素进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。由仿真结果可知，平衡阀主阀芯开口的稳定性决定了平衡回路的稳定性，控制口阻尼、载荷和液压缸缸径对平衡回路稳定性影响较大，对其进行优化是提高回路稳定性的有效途径。

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