超越负载工况下平衡阀稳定性研究

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1、超越负载工况下平衡阀稳定性研究TheResearchonStabilityofCounterbalanceValveinOver-runningLoadCondition作者姓名：陈明明专业名称：机械电子工程指导教师：王同建副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月30日摘要超越负载工况下平衡阀稳定性研究液压平衡阀是液压平衡回路上，能够产生一定的背压，用于平衡超越负载工况下执行元件的重量，防止执行元件的运动部件因重力的影响而产生自由下落，造成严重事故，以达到控制执行元件下降速度和提高液压系统刚度的一种液压元件。液压平衡阀是液压平衡回路实现平衡功能的关键性元件，在平衡回路

2、中能实现系统的平衡稳定作用，它的性能直接影响着整个机器的工作平稳性、可靠性和系统效率。卷扬液压系统是汽车起重机液压系统中一个重要的子系统，其职能是实现重物的起升和下降。在重物下降的过程中，负载力和负载的运动方向相同，即超越负载工况，系统容易产生压力冲击，动态性能不稳定。在关闭马达变量，保持吊重不变的情况下，卷扬液压系统的稳定性的影响因素主要集中在卷扬系统中的平衡阀。因此，研究平衡阀的结构参数和卷扬液压系统稳定性之间的关系具有理论和实际应用的意义。本文结合校企合作项目“国产平衡阀的改造”对平衡阀的结构参数和汽车起重机卷扬系统稳定性之间的关系展开研究。以超越负载工况下，卷扬系统重

3、物下降抖动性为研究对象，基于AMESim（AdvancedModelingEnvironmentforSimulationsofengineeringsystems）软件仿真平台分别建立了平衡阀和变量马达以及由它们所构成卷扬液压系统的HCD(HydraulicComponentDesign)模型，采用传递函数法，动态仿真分析以及实验验证的研究方法对卷扬液压系统和平衡阀的结构参数之间的关系进行了研究。本文的主要内容有：（1）分别对几种常见的平衡回路的工作原理、缺陷进行了分析；比较了国内外平衡阀的发展现状。(2)介绍了oilcontrol平衡阀的工作原理；基于传递函数法建立了单级

4、式平衡阀的数学模型。(3)采用元件级建模方式，分别建立了平衡阀和变量马达的HCD模型。根据元件本身固有的特性，设置参数，验证HCD模型的正确性。在模型正确的基础上，搭建了卷扬液压系统模型。(4)设计了卷扬液压系统动态性能测试方案，并进行了样机实验。主要对负载下降的过程，分别为零负载和10t负载，马达负载口的压力，卷扬起压力、卷扬落压力I进行时仿真和实验的验证，实验结果与仿真结果吻合，验证了仿真模型及相关理论的正确性。(5)基于卷扬液压系统HCD模型，分别对阀芯弹簧、控制活塞面积、阀芯节流口面积增益以及阀芯弹簧的预压缩力和卷扬液压系统稳定性之间的关系进行了研究。关键词：平衡阀，

5、动态特性，AMESim仿真，稳定性，卷扬液压系统IIABSTRACTTheResearchonStabilityofCounterbalanceValveinOver-runningLoadConditionHydrauliccounterbalancevalveiscomponent,whichreferstothatinhydrauliccounterbalancecircuits,itcanproducecertainbackpressureandusetobalancetheweightoftheactuators,intheover-runningloadcondi

6、tionandpreventthemovingpartsofexecutivecomponentfreefallingduetotheinfluenceofgravity,asaresultitcauseseriousaccidents,andachievecontrolactuatorsdropspeedandimproveoverallhydraulicstiffness.Hydraulicbalancevalveinbalancingcircuitcanrealizethebalanceofthesystemsmoothly,whoseperformancedirect

7、lyinfluencesthewholemachineworkingsmoothly,reliabilityandefficiencyofsystem.Hydraulicbalancingvalveisakeycomponentinhydrauliccounterbalancecircuitstoachievebalancefunction,itsperformanceisdirectlyrelatedtotheworkofthemachinestability,reliabilityandeffici