电液比例变量柱塞泵中压力补偿阀的研究

液压论文,仅限交流,不得用于商业用途

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液压与气动

２００９年第１１期

电液比例变量柱塞泵中压力补偿阀的研究

吴文海，刘晓红。杨志军，秦剑

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＶａｌｖｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＶａｒｉａｂｌｅＰｉｓｔｏｎＰｕｍｐ

ＷＵＷｅｎ—ｈａｉ，ＬＩＵＸｉａｏ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＧＺｈｉ－ｊｕｎ，ＱＩＮＪｉａｎ（西南交通大学新型驱动技术中心，四川成都６１００３１）

摘

要：针对电液比例变量柱塞泵系统中的压力补偿闽，介绍了压力补偿阀在系统中的关键作用，建立

了压力补偿阀的数学模型，利用ＭＡＴＬＡＢ软件建立相应的系统模型并进行了仿真分析和试验验证。结果表明：不同开１：２的压力补偿阈的动态特性各不相同，试验结果验证了仿真结果的准确性，为压力补偿法和电液比例变量柱塞泵系统的匹配提供了参考依据。

关键词：变量柱塞泵；压力补偿阀；动态特性

中图分类号：ＴＨｌ３７．５１文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２００９）１１－００７４－０２

１前言

电液比例变量柱寨泵系统因其良好的控制特性、快速的响应和明显的节能特性广泛应埔于注塑机械中。其压力流量控制特性分别可以通过电液比例压力控制阀和电液比例流量控制阀来进行控制，其控制技

术已比较成熟…，但影响系统的稳定性、快速性和准确性的直接元件是其泵内部的压力补偿阀，该阀的性

能直接决定了推动斜盘变量的控制柱塞的响应特性，

麓够

１．变营柱鬈泵２．控制缸３．压力补偿阀４．压力控制节流孔

５．流量控制阀６．流量控制节流孔７．电液比例流量阀

８．安全阀９．电液比例溢流阀图１

决定着这个泵系统的压力和流量响应特性，对泵的工

作性能有直接的影响。以前的文章中对系统整体的仿真和试验进行了大量的研究，在此基础上对该压力补

偿阀进行进一步理论仿真和试验研究，对提高注塑机系统的动态特性具有重要意义。

２结构组成

式中

电液比例变量柱塞泵的原理图

Ａ，——表示阀芯的端面积（ｍ２）ｐ——表示阀３的人口压力（ＭＰａ）Ｐ，——表示溢流阀的人口压力（ＭＰａ）职——表示控制阀口的面积梯度（ｍ）屯——表示阀芯的移动位移（１ｌｔｌ）９４——表示稳态液动力系数

电液比例变量柱塞泵原理图，如图１所示。我们所研究的对象为压力补偿阀３，该压力控制阀为一二位三通比例阀，阀的开口由两端压差所控制，其不同开口对应不同过流量，通过采用不同的开口阀芯对其理

论仿真和实验研究，得到其动态特性。３阀的数学模型

根据阀芯的力平衡方程和阀的流量方程经过拉氏可得：

收稿日期：２００９－０５－０６

基金项目：西南交通大学青年教师科研起步项目资助

（２００８Ｑ０４６）

作者简介：吴文海（１９７９一），男，河北承德人，讲师，硕士，主

Ａ３Ｐ（ｓ）一Ａ３Ｐ９（ｓ）一０．５７耽（Ｐｏ—Ｐ３０）菇３（ｓ）一

９４ｓｘ３（８）一０．５７职髫３０（ｐ（ｓ）一Ｐ３（ｓ））＝

（Ｍ３ｓ２＋六ｓ＋ｋ３）石３（ｓ）

（１）

要从事液压技术和新型驱动技术方面的科研和教学工作。

万方数据

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液压与气动７５

ｐ，——表示阀３的出口压力（ＭＰａ）鸭——表示阀芯的质量（Ｋｇ）

五——表示阀芯运动的黏阻系数五＝訾

Ｕ

ｐ——表示液体的动力黏度（Ｋｇ／ｍ ｓ）６——表示阀芯和阀套之间的间隙（ｍ）ｋ，——表示阀内弹簧的刚度（Ｎ／ｍ）

流过压差控制阀３的控制阀口的流量方程：

Ｑ３＝Ｃｄ职（茗３＋Ｍ）＾／÷（ｐ—Ｐ３）

厂厂———一

（２）

１／．ｐ

式中

Ｑ，——流过阀３的流量（Ｌ／ｍｉｎ）Ｃ。——阀的流量系数

“——平衡位置处阀的开口量（ｉｎｍ）

将式（２）线性化并拉氏变换可得：

Ｑ，（ｓ）＝Ｊ｜《岛ｚ３（ｓ）＋Ｋ丹（Ｐ（ｓ）一Ｐ３（ｓ））

（３）

式中Ｋ∞——阀３的阀口流量增益Ｋ帕——阀３的阀口流压增益

４仿真与实验

根据上述传递函数结合系统压力控制方框图旧Ｊ，利用ＭＡＴＬＡＢ软件中的ＳＩＭＵＬＩＮＫ模块进行建模并仿真。将电流幅值为６５０ｍＡ的压力方波信号分别输入不同开口时候的压力动态特性曲线进行动态仿真，得到仿真数据后用ＭＡＴＬＡＢ在同一幅图中画出几条动态特性曲线，并对其动态特性进行比较，仿真结果见图２。

图２不同开口量的压力补偿阀的动态特性

从图中可以看出，在同样的输入电流的情况下，分

别采用阀芯开口量为０

ｍｍ，０．２ｍｍ，０．３ｍｍ，０．５ｍｍ

和１．０ＩＢｍ共５组数据进行仿真，阀芯开口量对系统

的稳态值有一定影响，开口越大，压力稳态值越小，但

同时响应变慢，超调量有所减小，可以根据不同的使用条件进行不同的选择。

实验中，按理论仿真的条件下加工不同开口的阀芯５根，装在压力补偿阀内，使压力补偿阀具有不同的

开口，通过信号发生器给电磁铁输入０—６５０ｍＡ的阶

万方数据

跃电流信号，通过压力传感器和示波器显示压力阀的

压力信号，不同开口的阀芯实验响应如图３所示。

图３阀芯实验响应曲线

从上面的实验曲线可以看出，当阀的开口量增大时，阀的响应时间变慢，超调量变小，泵的工作相对更平稳。、通过对电液比例变量柱塞泵系统中的压力补偿压力阀的介绍、建摸仿真和实验研究，可以得出以下（１）压力补偿阀在电液比例变量柱塞泵系统中具

（２）随着补偿阀阀芯开口量的增加系统响应时二（３）补偿阀阀芯开口量影响泵的响应时间和系统

［１】饶启琛，等．比例变量泵系统在注塑机上的应用［Ｊ］．橡

塑技术与装备，２００２，２８（４）．［２］

吴文海．电液比例变量柱塞泵的动态仿真［Ｄ］．成都：西南交通大学．２００６．８．

社。１９８８．

５结论

结论：

有重要作用，其结构直接决定了系统的动态特性；

次振荡逐渐减小；

超调量。随着开口量的增加，系统响应变慢，但超调量减小。

参考文献：

［３］杨文华．液控原理［Ｍ］．北京：学术书刊出版社，１９９０．［４］路甬祥．电液比例控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版

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电液比例变量柱塞泵中压力补偿阀的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

吴文海， 刘晓红， 杨志军， 秦剑

西南交通大学新型驱动技术中心,四川,成都,610031液压与气动

CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS2009，(11)0次

参考文献(4条)

1.饶启琛,等.比例变量泵系统在注塑机上的应用[J].橡塑技术与装备,2002,28(4).2.吴文海.电液比例变量柱塞泵的动态仿真[D].成都:西南交通大学,2006.8.3.杨文华.液控原理[M].北京:学术书刊出版社,1990.4.路甬祥.电液比例控制技术[M].北京:机械工业出版社,1988.

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