平衡阀在升降车液压系统中的应用分析与研究     佛山南海升降车出租,  佛山升降车出租,  升降车出租     升降车液压顶升系统主要由液压泵站、液压顶升油缸、液压阀及高压软管组成；在升降车顶升作业时，系统需要承载升降车上部结构巨大的重量，系统工作压力达到18Mpa以上，属于高压液压系统。升降车通过液压顶升装置控制提升缸的升降，实现升降车的升高或降低，因而要求升降车顶升液压系统控制提升缸升降时能够运行平稳无振动以及不良反应，以确保升降车使用的安全可靠；当顶升完成后，为使顶升油缸无振动且平稳下降，在其主回路上加入平衡阀，此阀的性能好坏直接影响着液压顶升系统的性能。因此，对平衡阀在升降车液压顶升系统中不同工况下的动态特性进行研究，对整个升降车液压系统的优化具有重要意义。

       液压平衡阀是液压平衡回路上，能够产生一定的背压，用于平衡负负载工况下执行元件的重量，使之不会因重力的作用而自行下落，用以保证执行元件下行运动时的平稳性的一种元件。平衡阀属于压力控制阀，广泛应用于各种工程机械及航空航天领域。平衡阀性能的好坏，直接影响平衡回路的工作平稳性和可靠性。用于工程机械起升、变幅和伸缩回路中的平衡阀，其工作时所起的功能主要有：①油液正向自由流动；②油液反向流动时可控，使系统具有平稳性；③实现油缸可在任意位置长时间闭锁不下滑；④管路损坏时能自锁，防止油缸突然下落；⑤换向阀突然换向时，平衡阀能使系统平稳地过度到另一个工作状态。平衡阀的种类繁多，有多种分类方式。按平衡阀芯的结构可分为锥阀式、滑阀式和组合式三种。锥阀结构的平衡阀密封性能好，常用在需长时间闭锁的系统中；滑阀结构的平衡阀微动特性好；组合式结构的平衡阀，密封性能和微动性能均较好，但结构复杂，加工比较困难。按安装方式可分为板式和螺纹插装式，还可分为单级式和先导式。传统的平衡阀存在低频抖动，工作平稳性，安全性差，控制压力偏高等问题。因此如何提高平衡阀的性能，解决平衡阀面临的很多实际问题对于提升液压平衡回路的性能有重要意义，因此，本文的研究具有较大的现实意义。

    平衡阀的应用,   平衡阀作为平衡回路中的关键元件,在现代工程机械领域中被广泛应用，工程机械领域是平衡阀的主要销售市场。在2003年我国对液压元件生产厂家产品销售去向的统计报告中我们可以看到，40%左右的平衡阀被销往工程机械领域。工程建筑机械领域对于平衡阀的需求趋势增幅逐步增长，这是由于在过去日新月异的十多年里，我国社会正处于改革开放大规模建设高速发展的井喷时期。随着工程机械的智能化、集约化，对平衡阀的性能提出了更高的要求[5]。在本文研究的升降车系统中，平衡阀是整个系统的核心部件。升降车在提升、变幅及伸缩等工况下下降时，负载运动方向与负载力作用方向相同时，必须在回油侧有足够大的背压,用来平衡负载,才能保证执行元件平稳动作,进而提高液压系统的稳定性。平衡阀有助于提高液压系统的工作平稳性、可靠性和安全性。

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     自从上个世纪早期液压控制阀应用于液压系统控制以来，国外的液压元件技术一直处于领先地位，液压平衡阀的技术也是如此。国外的平衡阀技术和产品比较成熟，国内的平衡阀市场份额大部分被国外平衡阀生产厂商所占有，且目前国内平衡阀大多为仿制品，产品性能比较差，存在低频振动、平稳性差等问题。国外比较有名的如日本东京机器生产的BLG型平衡阀、力士乐的FD型平衡阀以及布赫的Cindy系列平衡阀、意大利的oilcontrol系列平衡阀，这些平衡阀基本上能够代表世界上最先进的平衡阀的技术水平，而且这些平衡阀也广泛应用于工程机械中。20世纪90年代，流行的平衡阀分类方式是按照平衡阀所含级数进行划分的，分为单级式液压平衡阀和先导式液压平衡阀。控制活塞和阀芯直接物理接触，先导控制压力通过控制活塞直接推动阀芯，打开液压油通道的为单级式液压平衡阀，例如意大利的oilcontrol平衡阀，而先导式平衡阀在物理结构上发生了改变，在控制活塞和主阀阀芯之间增加了一个先导阀芯，控制活塞推动的不是主阀芯而是先导阀芯，先导阀芯的运动会打开主阀芯和主阀芯弹簧腔的通道，在主阀芯节流口的作用下产生压差，作用于主阀芯的两个端面，进而推动主阀芯跟随先导阀芯运动，这类的平衡阀比较出名的为布赫阀。先导式平衡阀的这种独特结构形式能够减小平衡阀的控制压力，并能消除液动力对控制活塞输入端口处信号的扰动，使得平衡阀的性能得到改善。国内由于液压技术起步时间较晚，加上精加工水平的差距，以及理论研究的不足，国产的液压平衡阀无论在结构上还是性能上与国外的都有一定距离，国内平衡阀厂家大部分还局限于模仿国外的平衡阀产品。例如早期的XD4F型平衡阀。XD4F是单级式平衡阀，不可避免的具有在超越负载工况下，产生低频抖动的现象，而且结构复杂，控制压力高，只能应用于小吨位起重机。例如现在的宁波圣邦生产的CCBH平衡阀，同为单级式平衡阀，应用于液压系统稳定裕度小。国内的一些高校对于平衡阀的研究相对多些，主要局限于理论分析和实验验证，但是能投入生产的还很少。 针对平衡阀开启压力高，功率损失大的缺陷设计了一种负载敏感的新型平衡阀，该平衡阀只是在一定程度上减小了开启压力和功率损失。 模仿布赫平衡阀，在阀体上设计了多个阻尼结构，这些结构能够减弱了压力的波动，改善平衡阀系统的稳定性，将压力油引入主阀后腔，提高密封性，改变了主阀芯的面积增益，增强了运动平稳性。随着计算机技术在液压中的应用，各种液压仿真软件广泛应用于平衡阀的研究。 采用Fluent分析了负载敏感平衡阀的流场特性，找到了平衡阀稳态液动力对主阀芯运动的影响； 利用AMESim软件通过对螺纹插装式平衡阀的动态特性进行了仿真，分析了螺纹插装阀结构参数和系统稳定性的关系; 研究了卷扬液压系统平衡阀对起重机起升液压系统抖动的影响。 解决了大吨位起重机双缸不能同步的问题；研制出了一种新型式的平衡阀。平衡回路作为液压系统中的一种基本回路，被广泛应用于工程机械领域中。对竖直运动的执行机构，负载方向与执行机构的运动方向相同时，该负载为正负载，属于正工况；二者方向相反时为负负载，属于负工况。在出现负负载时，负载会因为自身重力的作用而使执行机构作加速运动，进而可能会产生工程事故，为此往往会在液压系统回路中设置平衡阀，通过平衡阀的节流作用，使得负工况下执行机构中存在一定的背压，以平衡负载，从而提高执行机构运动的平稳性。升降车液压系统中的顶升系统就存在负工况的情形，当升降车升高或降低时，在升降车上部结构的的巨大自身重力作用下就会出现严重的负工况现象。而平衡阀就能很好的解决负工况问题，所以平衡阀对于升降车液压系统能否正常工作以及升降车系统能否安全运行起着至关重要的作用。

      升降车是工程机械中最普遍的一种液压平衡回路，对于研究在升降车系统中采用哪种形式的压力控制阀来提高系统动态性能及其稳定性具有重大的意义。本课题针对升降车系统在负载下降过程中，会导致系统受到严重的冲击与振动，并产生噪声等一系列的问题，通过使用液控单向阀、顺序阀、平衡阀三种不同的压力控制阀，采用理论分析与数值模拟相结合的手段进行分析与研究，并进行对比分析。本课题主要的研究内容有以下几点：1.通过阅读文献，对塔式液压起重机及平衡阀的概述与应用进行总结，针对升降车液压系统的特点，对提升系统的工作原理、液压原理及典型形式进行研究；2.对升降车液压顶升系统中的主要元件参数进行匹配计算，利用AMESim软件平台，搭建螺纹插装式平衡阀以及升降车液压顶升系统模型，并且设置参数进行仿真，得到螺纹插装式平衡阀的动态特性以及它对升降车液压顶升系统的影响；3.分析关键元件即平衡阀参数对升降车液压顶升系统动态特性的影响，找出影响系统性能的因素，并指出其最主要因素，在不同工况下对其进行仿真验证，并对仿真结果进行分析；4.对液控单向阀、顺序阀以及平衡阀三种控制阀的工作原理、结构特点以及应用工况进行比较，并对三种阀的动态以及静态特性进行分析；5.在液压系统建模与仿真平台AMESim上对升降车液压顶升系统模型进行搭建，并将由三种控制阀分别组成的升降车液压顶升系统进行仿真分析，得到液控单向阀、顺序阀以及平衡阀对升降车液压顶升系统的影响；6.对上述工作进行总结，提出结论，并对未来工作进行展望。

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