负载敏感平衡阀动态特性仿真及参数优化研究

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1、2011年4月机床与液压Apr．2011第39卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVO1．39No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．07．009负载敏感平衡阀动态特性仿真及参数优化研究姚平喜，张恒，王伟(太原理工大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：介绍一种新型负载敏感平衡阀的工作原理和结构特点，建立其动态模型，借助MATLAB／Simulink进行动态仿真及参数优化，结果显示该新型负载敏感平衡阀动态响应快、超调量小且稳定性好。所得结论为新型负载敏感平衡阀的结构优化提供了依据。关键词：负

2、载敏感平衡阀；动态建模；仿真；参数优化中图分类号：TH137．52：TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)7—029—4ResearchonDynamicSimulationandParametersOptimizationforLoad-sensingCounterbalanceValveYA0Pingxi．ZHANGHeng．WANGWei(InstituteofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，TaiyuanShanxi030024，China)A

3、bstract：Theprincipleandstructuralfeaturesofanovelload·sensingcounterbalancevalvewasintroducedanditsdynamicmod—elwasestablished．DynamicsimulationandparameteroptimizationwerecarriedonbyMATLAB／Simulink．Theresultsshowthattheload—sensingcounterbalancevalvehasaquickdynamicresponse，a

4、smallovershootandhi．ghstability．Theconclusionprovidesaref-ereneeforthestructuraldesignandoptimizationofload—sensingcounterbalancevalve．Keywords：Load—sensingcounterbalancevalve；Dynamicmodeling；Simulation；f'arame￡ersoptimization在工程机械、起重运输机械等领域中，为了防止负载下降时出现超速危险，通常使用平衡阀来控制负载的下降速度。

5、传统的平衡阀存在着不少缺点：负载较重时，容易出现低频振动，工作平稳性与安全性较差；负载较轻时，控制压力偏高，系统功率损失严重。针对以上问题，文献[1]提出了一种新型的负载敏感平衡阀，该阀一改传统平衡阀的设计理念，使阀口的开度随负载的增加而减小，负载重时，阀口开度减小，使重物平稳下降，负载轻时，阀口开度增大，使控制压力减小，从而产生与负载匹配的背压，其控制压力基本为定值，从而保证在小负载时的功率损耗较小。作者建立了此平衡阀系统的数学模型，借助于MATLAB／Simulink对其动态特性进行了仿真，通过在Simulink模块中加入调用MATLAB的优化

6、函数语句，对某些参数进行了优化。图1新型负载敏感平衡阀平衡回路图1负载敏感平衡阀工作原理及特点1．1负载敏感平衡阀的工作原理图1为负载敏感平衡阀的平衡回路图，该阀由单图2为负载敏感平衡阀的结构原理图。向阀、可控节流阀以及液控单向阀三部分组成。该新对应于图1中换向阀的3个位置，负载敏感平衡型平衡阀采用负载敏感原理，将负载产生的压力反馈阀有3种工况：到可控节流阀控制活塞的一端，控制节流阀的开口(1)起升工况。换向阀右位工作时，压力油从量，在保证产生与负载平衡的背压的前提下，使油液收稿日期：2010～05—20基金项目：山西省研究生优秀创新项目(2009

7、3042)作者简介：姚平喜(1963一)，男，博士，副教授，主要从事液压技术、机电一体化技术以及CAD／CAM技术方面的科研及教学工作。电话：13803462925，E—mail：yaopx0782@163．com。．3O·机床与液压第39卷流体弹性模量的影响。(4)设回油压力为零。(5)不考虑液控单向阀的动态响应过程，因为液控单向阀的控制活塞的移动距离约为2mm，所以阁控制活塞阀对整体的动态响应不会有太大的影响。图2负载敏感平衡阀结构原理图A口进入平衡阀，打开单向阀6，从B口进入液压缸下腔，推动负载上升。图3负载敏感平衡阀系统动态建模示意图(2)

8、静止承载工况。换向阀中位工作时，此时列出该负载敏感平衡阀下行工况各运动部件运动系统处于卸荷状态，液控单向阀4在弹簧以及液压