文献综述(或调研报告):
液压测试系统需要实现对比例调速阀、 比例换向 阀及比例溢流阀等元件的静、 动态特性参数进行测试并用显示终端来绘制各测试参数的图谱, 同时可实现 6路不同规格的液压加载控制[1]。电动阀门系统在液压测试中有着关键作用。
电动阀门是利用微电子技术对阀门的启停、转向进 行控制,主要包括阀门电动装置和阀门两部分,在使用过程中既能根据现场人员的操作进行控制,也可以利用自动装置命令进行控制。而且具有效率高、调速快、响 应迅速、操作简便等鲜明的特点[2]。
AMESim软件是机电液一体化的系统高级建模与仿真平台,尤其在液压仿真方面优势明显;Matlab软件是科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算平台[3]。利用AMESim和Matlab联合建模可以很好的对电动阀门进行建模和仿真。
这几篇文章应用AMESim工程软件中的机械库、控制库、液压库以及液压元件设计库建立电液比例阀的仿真模型,结合推导建立的阀的数学模型,对电液比例阀的稳、动态特性进行了仿真分析[4-7]。
电液比例阀由于电信号的变化不但能控制执行元件的运动方向, 而且可对其作用力矩和运动速度进行无级调节,这些都是通过阀芯的移动实现的,同时,阀芯在移动过程中受到惯性力、液压力、库仑摩擦力、液动力及弹簧力等不同外力的影响,因此,需要分析作用在阀芯上各种力的性质和产生根源,以便消除或减弱其不利影响。库仑摩擦力是影响电液比例阀性能的关键因素之一,不仅决定换向阻力,也影响阀的精确控制和响应特性,若阀芯静止不动,当需要改变其位置时,从静止开始动作,阀芯需要克服静摩擦,就会产生滞后,因而降低了响应速度和灵敏度。
液动力和摩擦力是电液比例阀阀芯的主要干扰量。 液动力是阀口和阀腔内液流因动量变化而产生的反作用于阀芯的力即液体对固体施加的压力,主要有稳态液动力和瞬态液动力两部分;摩擦力分为牛顿摩擦力和库仑摩擦力两类,牛顿摩擦力是指流体的粘性阻尼力,而库仑摩擦力主要指干摩擦和边界摩擦。 这里主要分析库仑摩擦力对阀芯运动的干扰作用。阀芯对液流的控制功能是通过其位移实现的,因此,就必须对处于稳、暂态时的阀芯进行受力分析,找到合适的方法消除或减小摩擦力和液动力对阀芯运动的影响。
当阀芯在阀腔内运动时,如果两者间隙中的油膜完整,则摩擦力表现为牛顿摩擦,但是,由于外力、变形、不同心等原因,总会存在或多或少的边界摩擦,因而在速度通过零点时有静摩擦与动摩擦的转换。库仑定律认为库仑摩擦具有非线性特性,即静摩擦转换为动摩擦的不连续性、静摩擦力的最大值比动摩擦力要大以及动摩擦力与滑动速度无关[8]。
