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题目:多路阀辅助设计与测试方法研究

关键词:多路阀, 节流槽, 节能控制, 仿真研究, 实验研究

  摘要



由于液压系统具有高功率密度,控制特性良好,抗污染能力强等特点,广泛的应用于工程机械中。而在工程机械的液压系统中,多路阀作为整机的控制关键部件,控制着整机的各个作动器的供油流量和方向,从而控制各个部位的速度和方向,所以多路阀的性能将直接影响工程机械的工作性能。工程机械多路阀的每一联为典型的三位六通多路阀,由于挖掘机多路阀需要控制的执行器多,所以多路阀尺寸大,结构复杂,设计修改困难,这导致了多路阀的设计周期长,成本高。目前国内在多路阀的研究上正处于起步阶段,与国外的多路阀设计存在较大的差距。针对多路阀在设计设计过程中的上述问题,本文以挖掘机多路阀为研究对象,从以下几方面对多路阀设计进行研究。

本文首先建立了挖掘机多路阀系统的数学模型,分析了影响液压系统性能的因素。在多路阀设计过程中阀芯设计是一个重要的设计过程。在主阀芯上开有不同尺寸和形状的节流槽通过节流槽与阀体的配合形成不同的节流口,从而达到控制执行器流量大小的目的。本文对多路阀上的基本节流槽建立数学模型,推导了节流槽的节流面积计算公式,同时,利用MATLAB GUI编写了多路阀阀芯节流面积计算软件,用于快速设计多路阀阀芯节流槽面积。

然后利用AMESim搭建多路阀的仿真模型,通过对该模型的参数设置,对多路阀的各项性能进行仿真。同时研究多路阀中如弹簧,阀芯直径等对整体性能的影响。并对多路阀的参数进行优化设计。利用MATLAB与AMESim的联合仿真,搭建了多路阀的综合仿真平台,用于仿真优化多路阀的设计。

论文还对多路阀的测试方法进行了研究,与华德公司合作开发了一个多路阀测试实验台,利用该实验台对多路阀进行测试,同时利用实验数据与前期搭建的多路阀仿真平台进行比对,修改了仿真模型,使得该仿真平台的仿真结果与实验结果匹配。

最后,针对目前多路阀液压系统节能控制的不足,本文提出了一种改进的正流量控制方法,仿真结果和实验结果显示,这种流量控制方法能够有效的提高挖掘机系统的能量利用率。