液压转向系统中转阀的研究.pdf

测 试 试 验 汽 车 实 川 技 术 AUTOMOB I LE APPL I ED TECHN0L0GY 2 01 5 年 第7 期 20l 5 N0．7 液压转 向系 统中转阀的研究 张文 亭 陕西工业职业技术学院机械工程学院，陕西 咸阳 7 1 2 0 0 0 摘 要本文主要研究了液压转向系统中流量转阀的稳态特性，设计了测试实验台，验证了该阀的理论模型，分析 确定了阀的压力灵敏度，并通过测试某品牌汽车转向系统的流量转阀获得实验过程和结果，可以供厂商借鉴使用。 关键词液压转向；转阀；流量阀；压力灵敏度；车辆 中图分类号U 4 6 3 ． 4 文献标识码 A文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 0 7 - 9 9 - 0 3 S t u dy o n Ro t a r y Va l v e s i n t he Hydr a u l i c S t e e r i n g S y s t e m Zh a n gW e n dn g S c h o o l o f Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g ， S h a a n x i P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e ， S h a a n x i Xi a n y a n g 71 2 0 0 0 Ab s t r a c t T h i s p a p e r s tud i e s t h e fl o w r o t a r y v a l v e s t e a d y s t a t e c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e h y d r a u l i c s t e e r i n g s y s t e m， d e s i g ns t h e t e s t b e n c h ， v e r i fi e s t h e t h e o r e t i c a l mo d e l o f t h e v a l v e ， a n d d e t e r mi n e s the p r e s s u r e s e n s i t i v i t y o f t h e v a l v e ，p r e s e n t s a s i mp l e me tho d o l o g y f o r the s t e a d y - s t a t e i d e n t i fic a t i o n o f t h e flo w c o n t r o l v a l v e s ， u s e d i n the p r e l i mi n a r y d e s i g n s t a g e b y a l l the ma n u f a c t u r e r s ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c s t e e r i n g ； Ro t a r y v a l v e ； F l o w v a l v e ； Pr e s s u r e s e n s i tiv i t y； Ve h i c l e C L C NO． U4 6 3 ． 4 Do c u me n t Co d e A A r t i c l e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 O 1 5 O 7 9 9 - 0 3 引言 流量控制 阀稳态特性的研究与整个系统动力学有关 ，比 如转向系统。从控制理论的角度来讲，液压阀的主要非线性 是指流量一开口的稳态特性。建立阀口系数的适当值是在液 压控制系统动力学方法中最重要的一步。 本文的研究对验证动力转向系统流量阀的几何和设计参 数是一个有用 的参考 。另外 ，还为在 阀的设计和动力转 向系 统设计中某些参数的计算提供了一个可靠的数学模型。 1 、理论方法 为了确定流量转阎的压力敏感性创建了一个模型如图 1 所示，由于转阀过于复杂，因此采取一定假设 1 通往液压缸的管口被关闭 或活塞杆被锁定 ； 2 测流 口对应阀的测流口被减少为一个单一的等效孔 口 作者简介张文亭，就职于陕西工业职业技术学院机械工程学院 主要从事机电设备及其控制技术方面的教学与研究。 3 阀芯和阀体之间的相对角位移转换成直线位移， 在 两个部件之间的接触直径上测量； 4 当阀口开度较小时 在负遮盖运行区内 ，通流面 积的变化与阀 口的开度呈线性； 5 等效孔口流量系数是常数。 ④ ⑤ 图 1 被测流量转阀截面图 图 2所示是流量阀的等效计算图。考虑以上假设，并认 为是稳定供应的流量阀，可以写出下面的方程 Q m Cd b 1 ．U x -cd “b／ ．U - x J 。 1 r 二 、主 L 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 7 期 张文亭液压转向系统中转阀的研究 1 0 0 lb J ． -c d ．b ．U _x -J 舞 Q m 一 是供给液压缸的流量 零流量 ； Q s 一 连续供应的流量； c d 一 等效测流孔的流量系数；b I 一 在负遮盖运行区内的面积梯 度 ；U 一 阀的负遮盖 ；x 一 阀 口的开度 ；p s 一 阀 内压力 ；p A A 缸 口压力；p B B缸口压力；p一 流体密度。 结合上述两个方程，并考虑到的基本关系，可得 P s P A P B 3 ⑩ x } - p { 盖 j ④铂 x P o ① 图2 流量阀的等效计算框图 可以找出液压缸腔内压力随阀口开度的变化函数如下式 4 、 5 ，曲线 Q s l O s 2 Q s 3 如图 3 所示。 | | l 、 ≮ f伽 ／ 、 ／ ～ 一 乒一 之 图 3 在不同流量下压力随阀 口开度的变化 ㈩ 可 ㈣ 及其导数， 麓 南 黑 南 由阀口开度引起供应压力的变化规律可以通过总结液压 缶 T 口 内部 乐 力燕 得 f d 篇 通过液压缸 的压力降变为 阀的压力灵敏度 ，K P x定义 为在液压 马达压力 降相对于 阀口开度 的导数 。通过对方程 9 在 阀的零 开位置求 导，可 以得到 ㈣ 对于本阀阀芯，伺服机构的供应压力是 群 ⋯ 所以，压力灵敏度变为 誓 1 2 2 、实验 结果 实验 是在 一个某 品牌汽 车的液压动力转向系统 上进 行。 所测动力转向系统安装在一个金属结构实验台上，其具有活 塞杆完全机械约束。该系统由外部液压动力源提供恒定的流 量，并且可以设定其流量值。压力传感器安装在阀端口上， 目的为了找出压力的变化作为阀口开度的函数关系。用一个 旋转杠杆作为转向放大阀开度，杠杆的位置是由螺纹调整。 位移传感器连接在数据采集系统上可以测量从零开口开始的 位移量。 图 4 不 同流量下 阀口开度与压力的关 系曲线对 比 不同流量值对应的曲线如图4所示，系统的最大工作压 力 由安全 阀设置为 8 M P a 。通过对 比理论和 实验 曲线 ，可 以发 现在压力变化时 的一些差异 ，这些可 能是 由于所假 设的数学 模型引起的。 在分析初始假设引入的误差时，结果发现，两曲线之间 的差异可能是由于测流口的开度弓 I 起流量系数变化所导致 的。流量系数的变化主要取决于所研究的动力转向。图 5是 在供给公称流量的情况下理论和实验 曲线的比较。 8 3 、结论 流量阀压力灵敏度是非常重要的，因为它体现了液压控 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m