先导式溢流阀压力流量特性计算机仿真什邡

先导式溢流阀压力流量特性计算机仿真

先导式溢流阀压力流量特性计算机仿真 2011： 0　引　言　　先导式溢流阀是常用的压力控制阀，使用中要求其具有较高的调压精度，由于问题的复杂性，先导式溢流阀的压力流量特性曲线一般都是通过实验取得，传统上主要通过分析力平衡、流量与压力关系解释特性曲线，此法不能确切地解释各参数对调压精度的影响。本文应用美国UTS公司TK Solver软件对先导式溢流阀压力流量特性进行计算机仿真，通过仿真帮助优化阀的参数设计。　　1　先导式溢流阀数学模型　　先导式溢流阀结构原理如图1所示，根据先导式溢流阀原理图，忽略摩擦力、泄漏、流量系数变化等次要因素，建立先导式溢流阀计算机仿真数学模型如下。图1 先导式溢流阀原理图　　模型中：Cd为流量系数；Cv为速度系数；C为弹簧刚度；下标pv、mv、r分别为先导阀、主阀、阻尼孔R1；Fky、Fkx为先导阀、主阀弹簧弹性力；y0、x0为先导阀、主阀弹簧预压缩量；y、x为先导阀、主阀阀芯位移；Dr、Dpv、Du、Dd分别为阻尼孔R1、先导阀座孔、主阀阀芯上、下端直径；Ar、Apv、Au、Ad分别为阻尼孔R1、先导阀座孔、主阀阀芯上、下端面积；Avpv、Avmv分别为先导阀、主阀通流面积；Ffy、Ffx分别为先导阀阀芯、主阀阀芯所受液动力；Qr、Qpv、Qmv、Qpu分别为流过阻尼孔R1、先导阀、主阀、泵的流量；p1、p2为主阀下、上腔压力；ρ为液体密度；α、β为先导阀阀芯、主阀阀座半锥角。　　先导阀阀芯所受弹性力方程：Fky=Cpv.(y0+y)　　先导阀通流面积方程：Avpv=π.y.sinα.［Dpv-y.sin(2.α)/2］　　先导阀流量方程：　　先导阀阀芯所受液动力方程：Ffy=2.Cdpv.Cvpv.Avpv.p2.cosα　　先导阀阀芯力平衡方程：Apv.p2=Fky+Ffy　　先导阀流量连续方程：Qr=Qpv　　阻尼孔流量方程：　　主阀通流面积方程：Avmv=π.y.sinβ.［Dd+x.sin(2.β)/2］　　主阀流量方程：　　主阀阀芯所受弹性力方程：Fkx=Cmv.(x+x0)　　主阀阀芯所受液动力方程：Ffx=2.Cdmv.Cvmv.Avmv.p1.cosβ　　主阀阀芯力平衡方程：p1.Ad=p2.Au+Fkx+Ffx　　流量连续方程：Qpu=Qmv+Qr　　2　实验及仿真曲线　　由实验测得的压力流量曲线如图2所示，仿真所得阀上、下腔压力流量曲线如图3所示。根据作用在先导阀阀芯上的弹性力、液动力流量曲线(图5)可知：先导阀阀芯所受弹性力基本保持不变，所受液动力很小，说明主阀上腔压力p2由先导阀阀芯所受弹性力决定且基本保持不变。根据作用在主阀阀芯上的弹性力、液动力流量曲线(图6)可知：主阀阀芯所受弹性力基本保持不变，所受液动力随流量增大而增大，说明主阀下腔压力p1主要由主阀阀芯所受液动力和液压力决定。图2　实验测得的先导式溢流阀压力流量特性曲线(减小流量)图3　压力流量曲线图4　先导阀开启到主阀开启局部压力流量曲线

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