先导式溢流阀压力流量特性计算机仿真0云母电容器
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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年12月09日 来源: 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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