安全阀动态特性数字仿真与优化研究.pdf

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1、总第124期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．02．004安全阀动态特性数字仿真与优化研究安林超，程雪利，廉自生(1．河南机电高等专科学校，河南新乡453002；2．太原理工大学，山西太原030024)摘要：借助于功率键合图技术建立支架立柱用安全阀的动态数学模型，给出必要的约束条件，在SIMU．LINK环境下实现其动态特性的数字仿真，并确定对安全阀动态特性影响较大的参数，在仿真环境下实现仿真与优化有机结合，得到使安全阀动态特性稳定的优化参数组合。关键词：溢流阀；动态特性；数字仿真；参数优化中图分类号：TD355．3文献标识码：A文章编号：

2、1005—2798(2010)02—0010．03ReliefValveDynamicalCharacteristicsDigitalSimulationandOptimizationResearchANLin—Chao，CHENGXue-Li，LIANZi-Sheng(1．tlenanMechanicalandElectricalEngineeringCollege，Xinxiang453002，China；2．TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Adynamicmathematicsmo

3、delofcolumngreliefvalveisdevelopedbymeansofpowerbondgraph，necessaryconstraintcon．ditionisconfined，ontheSIMULINKenvironment，realizethedynamicalcharacteristics"sdigitalsimulation．Theparametersaffectedthereliefvalveisconfirmed．thesimulationandoptimizationarecombinedbymeansofsimulationenviron

4、mentandtheoptimization，parameterscombinationofreliefvalveisfound．Keywords：reliefvalve；dynamicalcharacteristics；distalsimulation；parameteroptimization安全阀是液压支架立柱回路控制和过载保护的ulink对其溢流卸载状态进行动态特性仿真，为优化关键元件。其工作状态表现为瞬变过程，具有动作安全阀结构、减小压力冲击提供理论参考。时问短、压力高、流量大、动态特性强等特点。对它1数学模型的建立的要求主要是：要有良好的静态特性，当顶板沉降速

5、度很小时，能保证支架的恒阻性能；要有良好的动态在建立液压系统的动态数学模型时，功率键合特性(稳定性、压力超调量、开启时间、稳压时问)，图是一种有效的工具，它是在功率流概念的基础上，当顶板突然快速下沉时，能够对支架进行可靠的过用一种有限符号构成的双信号流图。可以清晰地表载保护⋯。达系统动态过程中各组成部分的相互关系，描述功当顶板岩层以较快的冲击速度急剧下沉时，立率的构成、功率流程、能量分配和转换及各作用因素柱活塞腔的压力迅速上升，并作用于安全阀的阀芯，的影响。利用功率键合图技术建立的液压动态分析使之开启卸荷。由于压力高、冲击速度快，阀口的泄模型与实际情况接近，仿真分析结果和

6、实验室下测流量很大，极易使阀芯产生非线性振荡，从而导致在得结果相近。立柱系统安全阀工作原理结构，见图立柱控制回路中产生液压冲击。因此必须采取有效1。的措施来提高阀芯的稳定性，改善安全阀的动态特图1立柱系统安全阀进行分析，根据功率键合性。本文运用功率键合图和状态空间相结合的方图的绘制规则，画出系统的功率键合图如图2所示。法，建立了立柱系统安全阀的数学模型，借助于sire—选取键合图中容性元和惯性元上自变量对时间的积收稿日期：2009．11-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775155)作者简介：安林超(1982一)，男，河南焦作人，硕士，现为河南机电高等专科学校

7、教师，研究方向为矿山机械液压系统的动态特性仿真。10安林超等：安全阀动态特性数字仿真与优化研究弟19卷弟2期分为状态变量，应用功率键合图的有关规则及其变在额定流量下阀口的开启量：量间的关系，推导出系统的数学模型一状态方程。2=(s，一P调／R泄)／Cd~rd,,／2V2／pC~弹簧的预紧力：S=P调A一(1+2)／C弹约束条件是指对系统的动态数学模型的某种约束，也就是对由数值计算所得出的系统状态变量过程值的限制。设置约束条件的目的是要对系统的动态的状态方程在描述系统动态结构及特征方面的不完备性进行补正。具体到本模型有：若阀芯位