一种新型负载敏感制动阀的研究

发布时间：2017-04-07 13:12

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【摘要】：液压传动是以油液作为介质进行能量的传递、转换和控制的。液压缸是液压传动的主要执行元件,当高速重载的液压缸需要紧急制动时,在缓冲腔往往会产生很大的液压冲击,带来振动和噪声,进油腔会产生真空,引起气蚀。这时就需要设置缓冲制动装置使液压缸平稳制动。所以如何设置缓冲制动装置就是本课题的重点之处。 传统的缓冲装置分为两种：缸内缓冲和缸外缓冲。缸内缓冲主要是针对液压缸端部的缓冲；缸外缓冲可以实现液压缸全行程任意位置的紧急制动,故需设置缸外缓冲。本课题针对各个领域液压机的制动油路进行对比分析,探讨了采用换向阀制动,溢流阀制动,顺序阀制动,制动器制动,比例阀制动,制动组件制动六种基本的制动回路。分析可知,采用换向阀制动无法避免液压冲击,只适合低压低速工况下使用；采用溢流阀制动,由于其本身的超调性能,冲击压力依然很严重；采用顺序阀制动,由于顺序阀本身结构会出现泄漏,无法使液压缸平稳停止；采用制动器制动是靠制动器与执行元件的摩擦力与惯性力相抗衡,而达到平稳制动的目的,故无法满足液压缸制动；采用比例阀制动能够实现理想制动,但是比例阀的价格较高,不宜使用；采用制动组件制动是对采用溢流阀制动的升级,压力冲击仍然存在。综合各种制动方式的优缺点,于是提出了建立新型负载敏感制动阀的想法。 新型的液压制动阀的工作状况分为五个阶段：第一,当缓冲腔压力没有达到节流阀芯预压缩弹簧力时,节流阀芯不动,液流通过固定节流口泄压；第二,当缓冲腔压力达到弹簧预压缩力时,节流阀芯随着压力的升高而移动,增大节流小孔的有效长度,提供足够的背压使液压缸平稳的制动；第三,当节流阀运动到最大位移处时,不能继续运动,节流小孔长度保持不变,液流受到的阻力最大；第四,随着缓冲腔压力的下降,节流阀芯开始向初始位置移动,提供的背压随着缓冲腔压力的下降而下降,使液压缸保持平稳；第五,随着压力继续下降,低于弹簧预压缩力时,节流阀芯回到初始位置,缓冲腔油液通过固定节流口泄压。 通过对新型制动阀工作原理的分析,设计了阀的结构。将其结构拆分为二位四通电磁换向阀、梭阀、两个单向阀、负载敏感节流阀五个部件,其中负载敏感节流阀芯是关键设计部件,必须满足随着压力的变化而提供相应背压的要求。利用MATLAB/Simulink软件对新型制动阀进行建模仿真分析,通过对参数的不断调整,得到一组最佳参数,在制动过程中能够实现平稳、无冲击的制动。并通过仿真得出了新型制动阀的实用范围。 新型负载敏感制动阀能够在较宽的范围内满足系统制动的要求,既能消除硬冲击,又能减小软冲击,制动效果良好.
【关键词】：负载敏感 制动阀 液压缸 仿真分析 MATLAB/Simulink
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 负载敏感技术在液压系统中的应用11-13
• 1.2.1 负载敏感技术的定义11-12
• 1.2.2 负载敏感技术的分类12-13
• 1.2.3 负载敏感系统的优势及其应用13
• 1.3 液压制动回路的研究现状13-15
• 1.4 本课题主要研究内容15-18
• 第二章 液压缸的制动装置18-32
• 2.1 理想制动分析18-20
• 2.2 液压冲击20-22
• 2.2.1 产生液压冲击的原因20-21
• 2.2.2 防止液压冲击的措施21-22
• 2.3 常见制动回路22-30
• 2.3.1 换向阀制动回路22-23
• 2.3.2 溢流阀制动回路23-25
• 2.3.3 顺序阀制动回路25-26
• 2.3.4 采用制动器的制动回路26-27
• 2.3.5 比例阀控液压缸制动27-29
• 2.3.6 用制动组件制动29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 负载敏感制动阀的设计32-46
• 3.1 前言32
• 3.2 负载敏感制动阀的设计32-34
• 3.2.1 负载敏感制动阀的工作原理32-33
• 3.2.2 负载敏感制动阀的结构设计33-34
• 3.3 负载敏感制动阀节流阀芯的设计34-39
• 3.4 单向阀设计39-40
• 3.5 梭阀设计40-42
• 3.6 二位四通电磁换向阀的设计42-43
• 3.7 本章小结43-46
• 第四章 负载敏感制动阀的动态特性分析46-62
• 4.1 负载敏感制动阀的动态建模46-55
• 4.1.1 MATLAB简介46-48
• 4.1.2 制动阀的动态建模48-50
• 4.1.3 必要的限制条件50-51
• 4.1.4 仿真模型的建立51-55
• 4.2 负载敏感制动阀的仿真55-57
• 4.3 实用范围57-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士期间发表论文目录69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：290514