水压节流阀流量特性CAT系统的研究

　　水液压技术是目前流体传动与控制技术的前沿性课题,具有广泛的应用前景。在水液压系统中,节流阀是被广泛采用的关键元件之一,它通过改变可变节流口面积大小,从而控制通过阀的流量,达到调节执行元件(缸或马达)运动速度的目的。液压系统中使用节流阀应满足如下要求:有足够的调节范围;能保证稳定的最小流量;温度和压力变化对流量的影响很小;调节方便;泄漏小。节流阀的性能用传统的方法测试,其测试精度低、工作量大、测试效率低,不能高效精确地测试节流阀特性。随着计算机技术的迅猛发展,计算机测试应用于液压测试技术已显示出测试精度高、测试速度快、工作量大大减小的优越性。本文以水压节流阀为例,结合Matlab软件分析其流量特性,建立计算机辅助测试系统。

　　1 节流阀流量特性

　　节流阀是流量控制阀中最简单而又最基本的一种形式,可调式节流阀的节流口可以调节,能改变阻尼作用大小,从而控制它的流量。通过节流阀的流量公式如下

　　式中:K—常数;AT—节流阀开口;Δp—节流阀两端压差;m—指数,0.5 液压系统工作时,希望节流阀节流口大小调整好后,流量基本不变。但实际上流量会有一定变化。从公式(1)可知,当节流阀开口AT不变时,影响流量稳定性的因素如下:

　　1)压差对流量的影响

　　节流阀两端压差$p变化时,通过它的流量要发生变化。三种结构形式的节流口(薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔),通过薄刃小孔的流量受到压差改变的影响最小。

　　2)温度对流量的影响

　　温度影响到液体黏度,对于细长小孔,温度变化时,流量也会随之变化。对于薄刃孔,黏度对流量几乎没有影响,故液体温度变化时,流量基本不变。

　　3)节流口形状的影响

　　节流阀的节流口可能因液体中的杂质或由于液体氧化后析出的物质而局部堵塞,这样就改变了原来节流口的大小,使流量发生变化。尤其是当开口较小时,这一影响更为突出。因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,节流口抗堵塞的性能与其形状有关,一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不易阻塞。当然液体的清洁度也对堵塞产生影响。普通节流阀在使用中,随着负载的变化,阀口前后压差也变化,使流量不稳定。在温度一定时,Δp变化对流量的影响最大。

　　2 流量特性实验

　　实验目的:

　　1)节流阀流量随压差变化而变化的规律;

　　2)温度变化对节流阀流量的影响。

　　实验原理见图1所示,通过改变节流阀的压差Δp(即节流阀之前的压力减去节流阀之后的压力),来测量开口度一定时,不同压差下节流阀的流量。