G型π桥溢流阀静态性能研究

　　0 前言

　　溢流阀的稳态调压偏差对液压系统的工作效率及恒压系统的压力偏差大小有较大的影响。因此,人们一直致力于提高溢流阀的技术品质,减少溢流阀的稳态调压偏差。

　　20世纪90年代末,胡燕平教授设计开发了一种全新结构的G型π桥溢流阀,并对其进行了深入的理论分析和实验研究^[1-7]。文献^[7]推导出G型π桥溢流阀不同调压偏差的参数表达式,但该表达式包括有大量参数,结构复杂,不能直接表达出G型π桥溢流阀先导回路中液阻的作用。

　　笔者通过建立G型π桥溢流阀静态性能数学模型,研究了G型π桥溢流阀先导控制回路中相应液阻对溢流阀静态性能的影响,获得了G型π桥溢流阀特有静态性能的原因,阐明了溢流阀先导回路中液阻的主要功能。

　　1 G型P桥溢流阀阻力控制原理

　　G型π桥溢流阀的结构简图如图1所示,先导阀芯3由锥阀芯和活塞组成,作用在主阀上腔的压力为p₃,主阀下腔的压力为p₁,作用在先导阀左端的压力为p₂, p₃同时作用在先导阀的右端。先导阀左端的有效作用面积a₃大于右端的有效作用面积a₄。图2是该阀液阻控制原理图,它由主油路和先导油路并联而成,后者由固定液阻R₁、R₂和常闭可控液阻R₃串联而成,亦可简单地称之为G型π桥回路,液阻R₃开口量靠活塞(先导阀芯)的位移来控制,即与液阻R₂两端油腔压力p₂、p₃和先导阀两端有效作用面积a₃、a₄有关;主油路亦有一个常闭可控液阻,受先导油路中液阻R₁、R₂两端产生的压差p₁-p₃及主阀芯上、下两端作用面积a₁、a₂控制(一般情况下,a₁=a₂)。

　　2 数学模型

　　对于图1所示的先导式溢流阀,忽略先导阀口的稳态液动力,根据通过液阻的流量压力方程和阀芯力平衡方程可得下述6个方程:

　　通过液阻R₁、R₂和R₃的流量方程:

　　先导阀芯力平衡方程:

　　主阀芯力平衡方程及压力流量方程:

　　由阀稳态时的流量连续性方程可得:

　　式中: c₁、c₂分别为液阻R₁、R₂的液导,cm⁵.s^-1.N^-1;

　　b为先导阀阀口系数,cm³.s^-1.N^-1/2;

　　y为先导阀口轴向开口量(cm), b_y为该阀的液导;