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基于FluidSim可调节流阀性能的研究

范文

杨旭杨晓华

摘要：针对节流阀阀口面积大小的调节对液压缸运动速度的控制，研究其他参数对液压缸运动速度的影响。利用液压仿真软件FluidSim3.6，通过不同外力、压力和流量分别作用对节流阀控制液压缸的运动速度进行测验。结果表明，外力和压力的作用下，节流阀的开口率小于70%，随外部力和压力的增加液压缸运动的速度曲线率越陡峭，节流阀的开口率大于70%，液压缸的速度是一个定值。当流量恒定，节流阀开口度比小于70%时，液压缸的运动速度平缓上升；节流阀开口度比大于70%时，随着流量的增加，液压缸的速度加快。

关键词： FluidSim；节流阀；开口比例；性能

中图分类号： TH 137 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2018）02-0085-030 引言

在液压传动中，流量控制是靠改变控制口大小来改变执行元件运动速度。本文以负载为输入、无杆腔为输出建立数学模型，修正液压元件额定压力选择公式[1]。以实例为说明节流调速的效果[2]。节流阀结构、性能及应用分析表明速度与负载关系特性呈软性调速[3]。对节流阀进油调速回路速度负载特性进行了研究，指出适用条件[4]。对节流阀性能的深入研究有助于更深入了解其他的外因对速度的影响。本研究对节流阀阀口大小的调整要求和使用场合提供一定参考，具有一定的实际意义。1 实验

1.1 条件

本文主要从外作用力、压力和流量3个方面与节流阀开口大小设置对液压缸运动速度的影响进行研究。

（1）作用力和节流阀口对速度的影响。已知液压泵的工作压力为P1=10 MPa，流量为q1=2 L/min，液压缸最大行程200 mm，液压缸活塞面积A1=2.01 cm2，活塞环面积A2=1.23 cm2，在回油腔上安装一个被压溢流阀压力P2=0.5 MPa，流量为q2=1 L/min。

（2）压力和节流阀口对速度的影响。已知流量为q1=1 L/min，F=0 N，液压缸最大行程200 mm，液压缸活塞面积A1=2.01 cm2，活塞环面积A2=1.23 cm2，回路中直接回油箱。

（3）流量和节流阀口对速度的影响。已知液压泵的工作压力为P1=10 MPa，F=0 N，液压缸最大行程200 mm，液压缸活塞面积A1=2.01 cm2，活塞环面积A2=1.23 cm2，回路中直接回油箱。

1.2 方法

运用液压仿真软件FluidSim3.6进行测试。不同外作用力、压力和流量作用下，改变节流阀阀口比例大小，记录相关液压缸运动速度参数，对参数进行分析。实验参数如表1所示。2 结果与讨论

2.1 作用力与节流阀开口对液压缸运动的影响

图1为进油口节流调速回路。图1中，当1YT得电时，3YT不得电，调整节流阀的开口比例就可以达到控制液压缸运动的速度；当2YT和3YT同时得电时，液压缸就退回，因此作用力F=0 N。

图2为5种外作用力作用下对缸运动速度的影响；表2为改变节流阀开口大小（10%～100%）测试液压缸运动速度。仿真结果表明，在不同外作用力下，当节流阀开口小于70%时，液压缸运动速度成一定线性缓慢上升；节流阀开口大于70%，液压缸运动速度是一恒定值。

2.2 压力与节流阀开口对液压缸运动的影响

图3为5种不同压力作用下对液压缸运动速度的影响；表3为5种压力与节流口不同比例液压缸运动的速度。仿真结果表明：在一定压力下，当节流阀开口小于70%时，液压缸运动速度成一定线性缓慢上升；节流阀开口大于70%，液压缸运动速度是一恒定值。

2.3 流量与节流阀开口对液压缸运动的影响

图4为5种不同流量作用下对液压缸运动速度的影响；表4为5种不同流量与节流口不同比例液压缸运动的速度。仿真结果表明：在不同流量下，当节流阀开口比例在10%～70%时，液压缸运动速度是一样；节流阀开口比例大于70%时，液压缸运动速度变化越大。
3 结论

本研究基于液压仿真软件FluidSim3.6测试了节流阀口大小对液压缸运动速度的影响。在不同外力、压力作用下阀口小于70%时，随外力或压力增大其速度曲线越陡，当开口率大于70%时，其运动速度是一恒定值，与作用力、压力和流量大小无关。在不同流量作用下节流阀阀口小于70%时，其液压缸的运动速度曲线平缓；当阀口大于70%时，液压缸运动速度曲线变化较大。

实验证明节流阀阀口对流量的影响，维持较小流量是节流阀的一个重要性能，该值越小表明节流阀稳定性越好。节流阀调速有一定范围，所以适合于小范围调速。此研究对今后在液压传动中节流閥的使用具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 李志红，陈继文. 基于节流阀的进口节流调速系统动态特性研究[J]. 广西工学院学报.2010，21（2）：86-90.

[2] 周福军. 节流阀应用分析[J]. 液压与气动，2010（7）：90-91.

[3] 韩志引. 节流阀的结构及流量特性分析[J]. 价值工程，2014（23）：82-83.

[4] 李硕，邵丹军. 用节流阀和调速阀的进油节流调速回路速度-负载特性研究[J]. 液压气动与密封，2010（11）：13-15.

[5] 黄慧. 节流阀式节流调速回路研究[J]. 中国科技信息，2012（22）：103-103.

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