一种新型负载敏感制动阀的研究

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.

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 负载敏感技术在液压系统中的应用

1．2．1 负载敏感技术的定义

1．2．2 负载敏感技术的分类

1．2．3 负载敏感系统的优势及其应用

1．3 液压制动回路的研究现状

1．4 本课题主要研究内容

第二章 液压缸的制动装置

2．1 理想制动分析

2．2 液压冲击

2．2．1 产生液压冲击的原因

2．2．2 防止液压冲击的措施

2．3 常见制动回路

2．3．1 换向阀制动回路

2．3．2 溢流阀制动回路

2．3．3 顺序阀制动回路

2．3．4 采用制动器的制动回路

2．3．5 比例阀控液压缸制动

2．3．6 用制动组件制动

2．4 本章小结

第三章 负载敏感制动阀的设计

3．1 前言

3．2 负载敏感制动阀的设计

3．2．1 负载敏感制动阀的工作原理

3．2．2 负载敏感制动阀的结构设计

3．3 负载敏感制动阀节流阀芯的设计

3．4 单向阀设计

3．5 梭阀设计

3．6 二位四通电磁换向阀的设计

3．7 本章小结

第四章 负载敏感制动阀的动态特性分析

4．1 负载敏感制动阀的动态建模

4．1．1 MATLAB简介

4．1．2 制动阀的动态建模

4．1．3 必要的限制条件

4．1．4 仿真模型的建立

4．2 负载敏感制动阀的仿真

4．3 实用范围

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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