高速开关阀的设计及数字仿真

第25卷第3期湖南科技大学学报(自然科学版)2010年9月J ournal of H un an U ni ver si t y of Sci ence&T echnol ogy(N at ur al Sci ence E di t i on)V01．25N o．3 Sept．2010基于高速开关阀的转速控制系统建模与仿真张庆永1，常思勤2(1．湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002；2．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：高速开关闽是电液控制系统的新型元件。

与计算机接口方便，并有较强抗污能力．设计了一个基于高速开关阀的二次调节转速控制系统，建立了主-J t-元件的数学模型，并得到转速控制系统的状态方程通过采用脉冲宽度调制(PW M)技术，实现对该系统的转速控制．通过仿真。

研究了占空比和阻尼系数对系统响应的影响．并通过试验对仿真结果进行了验证．研究表明：通过改变高速开关阀的PW M信号占空比，可以实现对二次元件的转速控制，且能满足系统的性能要求．关键词：高速开关阀；PW M；转速控制中图分类号：U463．22文献标识码：A文章编号：1672—9102(2010)03—0024—05二次调节是液压传动领域近年来发展起来的一种新型静液驱动技术．其特点是系统的压力基本恒定，通过调节液压泵，马达(称为二次元件)排量的变化来适应负载转矩的变化【Ⅷ．二次元件排量的变化通过阀控制液压油缸改变二次元件斜盘倾角来实现㈣．而高速开关阀作为新型的数字式电液转换控制元件，采用脉冲流量控制方式，直接根据脉冲电信号进行开关动作，与计算机有直接相连的接口，可以很方便的控制二次元件的排量变化，从而改变二次元件输出的转速、转矩、功率等17-91．作者提出的转速控制系统，是利用高速开关阀调制信号的占空比一流量特性来实现对二次元件变量油缸的位置控制，改变二次元件的排量，从而达到调节转速的目的．由于排量的调节是通过控制缸来实现，所以二次元件转速控制实际上也是位置控制环节．本文建立了系统的数学模型，并进行了仿真研究和试验分析，充分论证说明了系统的可行性．1系统建模1．1系统的组成及工作原理图1为基于高速开关阀的转速控制系统．图中液压缸活塞杆的位移可以改变斜盘f顷角，从而改变二次元件的转速．二次元件的转速及执行器活塞杆的位移通过传感器和M D转换反馈到计算机计算机将这些反馈值采样、比较后，得到控制信号，经放大器对脉冲信号幅值放大后，分别控制两个高速开关阀．高速开关阀采用PW M 方式工作，通过调节占空比控制高速开关阀的输出流量和压力，从而控制活塞杆的位移，最终控制二次元件的转速到目标值周中只为恒压网络压力，一路驱动二次元件，另一路通过减压阀控制两个高速开关阀．PW M高速开关阀转速控制机构的主要组成部分是高速开关阀、阀控液压缸动力机构和二次元件，下面分别建立其数学模型．1，2．高速开关阀；3．二次元件；4．减压阀图1转速控制系统ri g．1C ont r ol l i ng syst em of r ot a t i on sp eed收稿日期：2010--03-03基金项目：汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室(湖北汽车工业学院)开放基金(趵K201003)；湖北汽车工业学院博士科研启动基金(BK201005)通信作者：张庆永(1980-)，男，山东枣庄人，博士，讲师，主要从事混合动力车辆及机电液一体化技术研究．E—m ai Lz,hq r yl l27@163．eom1．2高速开关阀的特性分析高速开关阀是借助于控制电磁铁所产生的吸力，使得阀芯高速正、反向运动，从而实现液流在阀口处的交替通、断功能的电液控制元件．其采用脉冲流量控制方式，开关阀直接根据一系列脉冲电信号进行开关动作，再出口输出一系列的脉冲流．在—个脉冲周期内，导通时间为名，脉宽周期为T，占空比D=等．当高速开关阀工作‘』频率很高时，负载压力不会出现不稳定振荡情况阴q．高速开关阀工作油口的平均流量为厂f—q：D Cd4v、／生(只l-PL)，(1)V P对其进行线性化，得qL寻np+凡。

先导式高速开关阀的优化设计与动态仿真孔晓武;阮晓芳【摘要】针对一种主阀为滑阀结构的先导式大流量高速开关阀控制腔面积的优化设计问题,首先对主阀芯进行了动力学分析,得到先导阀与主阀之间参数匹配的优化目标函数,依据该目标函数对一个具体的先导式大流量高速开关阀的控制腔面积进行优化设计.为验证理论优化的结果,基于AMESIM平台建立了该先导式大流量高速开关阀的精确仿真模型,通过动态仿真对控制腔面积进行优化,所得结果与理论分析优化的结果基本一致.研究结果表明,主阀芯换向时间与控制腔面积之间为非单调关系,存在一最佳控制腔面积使主阀换向时间最短.%Aiming at optimization design on the control area of a piloted high speed on-off valve, dynamic analysis was performed to a piloted high speed on-off valve with a slide main valve, and the objective function was put forward to optimizing parametes of the main valve.As an example, a specific piloted large flow on-off valve was optimized according to the objecting function.In order to evaluation the performance of the optimized valve, a precision simulation model was established by AMESIM.Empirical method was applied to optimize the parameters of main valve based on the simulation model.The results obtained by simulation are consistent with the theory analyzed results.The results indicate that there exists an optimum control area with which the shortest switching time of main spool could be achieved.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)007【总页数】5页(P789-792,797)【关键词】先导式;高速开关阀;优化设计;动态仿真【作者】孔晓武;阮晓芳【作者单位】浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江广播电视大学信息与工程学院,浙江,杭州,310030【正文语种】中文【中图分类】TH137.52;TH1220 引言高速开关阀做为流体控制元件具有如下优点:易于加工、开关速度快、抗油液污染能力强。

高速开关阀简介
2008年6月我厂根据客户提出的技术要求：
1、额定压力8MPa；
2、流量40.5L/min（压力损失1MPa时）；
3、开启、关闭时间均小于等于1ms;
4、输入电压27V。

组织力量进行研发，先后进行了多套方案的实验研究，申请了多项国家专利；2011年创新型QC成果获得国优。

并与2010年9月22日通过了客户方的地面单机实验验证，实测性能如下：
1、流量43L/min（压力损失1MPa时）大于设计要求；
2、开启时间0.8ms左右、关闭时间0.9ms左右，满足设计要求。

开启时间0.68ms
关闭时间0.64ms
图1 输入信号150Hz时，阀出口的压力响应曲线
图中的压力曲线，变化较大，是因为在阀快速开启后，导致系统压力剧烈下降所致。

图2 高速开关阀实物。

高速电磁开关阀快速关闭方法设计与实现概述说明1. 引言1.1 概述本文针对高速电磁开关阀的快速关闭方法进行了设计与实现。

传统的开关阀存在着关闭速度慢、失效率高等问题，对于某些需要快速切断流体通路的应用而言并不适用。

针对这一问题，本文提出了一种新的设计方案，旨在通过改进电磁开关阀的结构和控制方式，实现更快速、更可靠的关闭操作。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行介绍。

除此引言外，还包括“2. 高速电磁开关阀快速关闭方法设计与实现”、“3. 实验结果与分析”、“4. 应用前景和展望”以及“5. 结论”。

在“2. 高速电磁开关阀快速关闭方法设计与实现”部分中，将详细描述我们所提出的方法的具体步骤，并解释其原理。

同时还将介绍我们进行了哪些验证实验以评估该方法的性能和可行性。

接下来，在“3. 实验结果与分析”部分中，将列举我们所收集到的数据，并对这些数据进行处理和分析。

通过对比与传统方法及其他相关研究成果的比较，我们将对该方法的实际效果进行全面评估，并提供深入的讨论和分析。

在“4. 应用前景和展望”部分中，我们将探讨现有应用领域中该方法的潜在价值，并分析其发展趋势以及可能面临的挑战。

这将为进一步推动该技术的应用和发展提供重要参考。

最后，在“5. 结论”部分中，我们将对整个研究进行总结，并指出其中的创新点与不足之处。

同时，我们还会提出未来研究方向，以期进一步完善和优化这一方法。

1.3 目的本文旨在研究高速电磁开关阀快速关闭方法的设计与实现。

通过改进已有开关阀的结构和控制方式，提出一种更加高效、可靠且适用于各种流体通路切断需求的解决方案。

通过实验结果与分析，探讨该方法在应用领域中的前景和潜力，并为进一步研究提供方向。

最终目标是推动该技术在相关领域中得到广泛应用，为工业生产、能源领域等带来更高效、可靠且安全的解决方案。

2. 高速电磁开关阀快速关闭方法设计与实现2.1 方法介绍高速电磁开关阀是一种用于控制介质流动的重要设备，在许多工业领域都有广泛的应用。

高速开关阀先导驱动高水基大流量比例调速阀的设计与仿真李永安;朱明亮;王宏伟;付翔
【期刊名称】《液压与气动》
【年(卷),期】2024(48)2
【摘要】在智能综采工作面生产工程中,液压支架在移架和推溜的过程中经常会遭遇不稳定负载,传统开关式的电液控制元件无法对推溜油缸进行速度调控,导致推溜油缸位置控制困难,影响了刮板机的调直度,从而制约了智能综采装备的应用效率。

针对这一问题,考虑到煤矿乳化液介质低黏度、润滑性差等特征,设计了一种高速开关阀作为先导阀的高水基高压大流量比例调速阀,建立了阀的数学模型,根据调速阀的内部结构及工作原理建立其AMESim仿真模型,对影响节流阀阀芯位置闭环控制特性、调速阀压差-流量特性进行仿真分析。

仿真表明,A型先导液桥对主阀芯的响应具有更好的性能,主阀下控制腔容积、复位弹簧刚度对阀芯的响应速度、稳定性有一定影响。

总体而言,调速阀具有较好的流量调节刚度,功能和性能达到了预期设计要求。

【总页数】8页(P60-67)
【作者】李永安;朱明亮;王宏伟;付翔
【作者单位】山西省煤矿智能装备工程研究中心;太原理工大学机械与运载工程学院;智能采矿装备技术全国重点实验室;太原理工大学矿业工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.7
【相关文献】
1.新型大流量高水基电液比例换向阀的设计和研究
2.基于先导高速开关阀控比例阀的仿真研究
3.带有高速开关阀的先导式电/气比例阀仿真分析
4.基于系统的高水基先导阀压力流量特性建模与仿真
5.奏好课堂精彩教学的“序曲”——小学高年级基于小说文体意识的预习单指导
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弛豫型铁电(PMNT)大流量高速开关阀设计与仿真宋敏;朱建公【摘要】A new type of piezoelectric large flow high-speed on/off electric machine driver piezoelectric was made of crystal-relaxation ferroelectric (PMNT) by using the new type of PMNT inverse piezoelectric effect theory.The PMNT driver was modeled and PMNT inverse piezoeletric effect was studied with AMESim.Meanwhile,the two spools of valve structure instead of single spool were used to increase the flow of oil.The whole hydraulic system was studied by using AMESim platform,and different duty ratios of PWM pulse signal on the high-speed on/off valve outlet flow and pressure and different pressure sources on the outlet flow and pressure were compared and analyzed.The simulation results show that the valve can realize high speed and large flow output.%针对高速开关阀响应不够高、流量输出小的问题,利用新型压电晶体一弛豫型铁电(PMNT)的逆压电效应原理,将PMNT制作成大流量高速开关阀的驱动器,以此提高开关阀的响应速度.分析了PMNT驱动器的结构和工作原理,采用AMESim对PMNT驱动器进行建模并研究了PMNT的逆压电效应,同时采用类似并联阀的双阀芯结构增大出口流量,运用AMESim平台对其整个液压系统进行研究,比较了不同占空比下PWM脉冲信号及压力源对高速开关阀出口流量和压力变化的影响.该新型高速开关阀能够满足高速、大流量要求.【期刊名称】《西南科技大学学报》【年(卷),期】2017(032)002【总页数】7页(P96-102)【关键词】PMNT;大流量高速开关阀;双阀芯;建模【作者】宋敏;朱建公【作者单位】西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010;西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TH137.5高速开关阀具有体积小、控制精度高、控制灵活度强、成本低廉、抗污染能力强等优点，在目前的军工、大型发动机等电液控制系统领域常需要用到大流量、高响频的高速开关阀。

目录1 前言 (2)2 选题背景与方案确定 (2)2.1题目来源 ........................................ 错误!未定义书签。

2.2 研究的目的和意义................................ 错误!未定义书签。

2.3 国内外研究现状及发展趋势........................ 错误!未定义书签。

2.4研究思路及方案确定 .............................. 错误!未定义书签。

2.5 快速阀的工作原理及零件.......................... 错误!未定义书签。

3 快速阀核心构件的设计 (2)3.1 齿轮的选材及设计 .................................................................. 错误!未定义书签。

3.2 齿轮轴的选材设计 .................................................................. 错误!未定义书签。

3.3齿轮轴的校核分析 ................................................................... 错误!未定义书签。

4 基于SolidWorks的建模、装配、爆炸、动画 .............. 错误!未定义书签。

4.1 SolidWorks软件简介及建模技术概述 ................................... 错误!未定义书签。

4.2 快速阀各个零件建模 .............................................................. 错误!未定义书签。

4.3 快速阀装配图 .......................................................................... 错误!未定义书签。