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玻璃鋼模型液壓機4路伺服比例閥介紹

作者:威力液壓機人氣: 發表時間:2019-08-24 09:30 【
本系列文章将描述一種新的四通方向控制閥的非線性模型。用于穩态目的的模型開發分兩個主要步驟進行。第一步包括閥門的主要可變部分 - 例如,對玻璃鋼模型液壓機典型伺服閥中的基本閥芯和套筒組件進行理想評估,而不考慮任何底闆或歧管壓力損失。第二步包括在任何實際實施中不可避免的寄生壓力損失。

因此,該模型完全不依賴于内部維度。相反,它完全基于根據ISO 10770-1收集的測量的外部性能數據。該模型同樣适用于伺服和比例閥。

模型輸入數據必須包括:
•内部陸地洩漏(工作端口堵塞)與閥芯位置和洩漏測量壓力的函數關系。當根據ISO 10770-1 收集數據時,陸地部件必須與先導流分離,
•全軸閥換檔時的額定流量和用于測量流量的額定流量壓力,以及
•目标值要建模的重疊,可以是任何超過或低于一圈的任意量,并且可以不同地分配給四個平台中的每一個。

完成的模型通過以下方式
模拟真實源閥的穩态性能:
•在任何供應和罐壓力下的模拟流量計量特性(環狀工作端口流量)是閥芯位置的函數,用于在兩個方向上完全換檔。
•任何壓力下的模拟壓力計量特性(阻塞的工作端口壓力)都是閥芯位置的函數,可在兩個方向上完全換檔。
•閥門過度和欠量特性基于目标輸入值,但需要一些試驗和錯誤來複制精确值。
•工作端口流量(在任何工作端口壓力負載條件下,任何供應和罐壓力)和重疊條件可以平衡或不平衡到四個焊盤中所需的任何程度,從而可以模拟制造缺陷和閥門的錯誤歸零。
•可以表示内部陸地洩漏,工作口堵塞任何供水和水箱壓力。

限制和假設
建模程序僅适用于設計用于産生線性工作端口流量計量特性的閥門,例如來自矩形閥芯或套筒計量槽的閥門。為簡單起見,假設各個土地洩漏在閥芯行程的重疊區域中是湍流,并且被模拟為與當前閥芯位置處的重疊量成反比地變化由Hagen Poiseuille方程控制。該等式計算流過長圓柱形管的流體的壓降。

很可能,内部焊盤洩漏在大的重疊閥芯位置是層流的。然而,在大多數玻璃鋼模型液壓機伺服和比例閥應用中,通過堵塞的土地的洩漏量是微不足道的。

無論是在封閉的,開放的還是過渡的(零區)位置,通過任何單個陸地的流量都假定随着陸地上的壓差的平方而變化。

假脫機位置是模型使用中的重要自變量。因此,閥芯上的流動力不是模型的一部分。必須通過分析作用在閥芯上的力來建模流動力,并且必須在該閥門模型外部進行評估。當線軸位置已知時,該模型預測上述特征。

在建模過程的第一步中不包括先導流量(通常作為内部洩漏的組成部分)。相反,它在第二步中進行評估,此時寄生損耗被添加到模型中。

鑒于上述假設和限制,出現了一種閥門模型,可以進行非常簡單的分析。但更重要的是,建模過程産生一組閉合方程,不需要疊代方法來計算關鍵參數。

模型開發
玻璃鋼模型液壓機4路伺服比例閥介紹
圖1.四通閥的分析示意圖是一個橋接電路,通過在一個閥芯換檔中打開PA和BT來控制負載流量,在相反的閥芯換檔中打開PB和AT。

四向方向控制閥建模通常從分析示意圖開始,顯示閥門及其四個可變計量焊盤的橋接電路配置,如圖1所示。四個可變孔都機械地連接在一起,因為它們都被假定為加工到單個線軸上。移動(線軸)相對于固定(套筒)平台的定時是這樣的,當線軸單向移動時,K VPL,PA和K VPL,BT都打開,而K VPL,PB和K VPL,AT重疊(關)。

沿另一個方向移動線軸使四個焊盤交換其開閉功能。該着陸時間導緻量和方向上的比例和可控流量,從而完全控制閥上的任何負載。

閥門結構
盡管即将涵蓋的建模方法不依賴于任何尺寸,但是閥門的構造和制造的一些背景是有幫助的,因為它們都影響性能曲線。而且,通過将參數設置視為與制造閥門類似,可以便于設定給定閥門的參數值的方法。

在讨論玻璃鋼模型液壓機伺服和比例閥的性能時,關鍵特性是閥門圈數。圈可以是低于,超過或所謂的零圈,并且圈是指在閥打開之前閥芯必須從中心移位的量。重疊和重疊通常是明确的,并且可以通過快速檢查任何特定閥的流量計量特性來識别。然而,量化它們并不是标準化的,也不是沒有問題。由于不存在标準定義,我們将在本讨論中添加術語物理重疊和明顯重疊。

玻璃鋼模型液壓機4路伺服比例閥介紹
圖2.所有滑閥都有一定量的閥芯間隙,并且通常在閥芯流動接地時有一定程度的重疊,以獲得最佳的零流量交叉特性(臨界圈)。

物理重疊是圖2中标記為X的距離,而明顯重疊是基于流量計量通過零的均勻程度。零圈和閥門開度這兩個術語具有誤導性,因為零圈不存在通用定義。此外,閥芯永遠不能關閉。

考慮零圈。圖3顯示了理想的零重疊閥門的流量計量圖表,其曲線直線通過零點。它通常以這種方式顯示,但是,唉,這樣的閥實際上并不存在。可以使真正的閥門接近該特性,但絕不能嚴格實現。原因是閥門在閥芯與其孔或套管之間始終具有一些徑向間隙尺寸(圖2中的 C )。因此,當存在一定程度的物理重疊時,實際上會發生與圖3的理想化過零點的最接近的近似。換句話說,需要一些重疊才能獲得零圈。這可能聽起來很矛盾,但僅僅是因為術語零圈。

玻璃鋼模型液壓機4路伺服比例閥介紹
圖3.理想化的零重疊伺服閥使流量計量曲線在零點處完美地通過零交叉,并且在圖形原點處曲線的斜率沒有減小或增加。

我更喜歡“關鍵圈”一詞。關鍵圈是一個條件,而不是一個維度。它被定義為:試錯閥中心圈狀态,其中流量計量曲線通過零,斜率的最小變化(流量增益),如圖3中的理想化。零區通常被視為接近零流的區域。在該讨論中,具有圖3的流量計量的閥将更好地描述為具有明顯的零圈。

考慮制造過程以及試錯的含義。許多玻璃鋼模型液壓機伺服和比例閥都是用一個閥芯和套管(有時稱為套管)作為匹配對來制造的。套筒具有矩形計量槽,其位于其周邊的精确位置,并且沿着其長度在制造商的工藝公差範圍内。首先對線軸進行機械加工以緊貼其配合套筒,然後對其方形切割區域進行機械加工,以提供輕微但過量的物理和表觀重疊。在閥芯套管安裝後,閥芯套管組件安裝在一個功能齊全的液壓測試夾具中,從中可以在自動繪圖設備上生成完整的計量曲線。

從圖中可以看出,技術人員估計了多餘的物理重疊量,從套筒中取出線軸,将其放入研磨夾具中,并從重疊的焊盤中移除少量材料,以便接近臨界搭接條件。接下來,再次液壓地測試閥芯 - 套筒組件,并且重複該過程,直到流量計量曲線在允許的限度内通過零。

這種有點重複的過程稱為流動研磨,隻有通過明智的估算才能在最佳條件下得到最終的計量曲線。但是,沒有必要完美地通過零。它隻需要靠近。不用說,流動研磨是昂貴的,因為它耗時并且需要熟練的技術人員。

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