电液比例节流阀频响特性测试方法探讨
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本低。
式中： Ｖ 被测阀与阻尼短孔之间容腔体积 — Ａ－ 油液弹性模量 结合容腔的流量平衡方程对被测阀和阻尼短孔 的流量方程进行线性化处理， 结果有：
（ Ｐ一，３｝ （ 一，（ Ｐｘ Ｐ＝ ７ ２ ２， ｔ ） ｏ －＋ ０ ＋ ＣＶ
式中：１ Ａ ｃ Ａ １ ＝ Ｃ
１
２２ Ｐ０ Ｐ
式中 参数：Ｂ ｆｌ ， ｔ ｚ
８ ｒ ａ ， 二２２ （ （ｒ ２ － 一）
几－ ， ｒ
ｒ＋ ２ ， 一 ｒ
Ｉ动， ｎ ） （
Ｋ＝． Ｗｐ ２ ｆ０３ （ｐ ） ４ ｌ
Ｂ＝ｄ Ｌ ｐ －２ ｆ ， Ｖ２ （Ｉ ＣＷ Ｐ Ｐ）
凡＝，ｖ ｏ ｋ ｘ ｘ） （＋ 式中：一 电磁铁输出力 Ｆ 阀腔油液以及弹簧等效质量 爪 ， 阀芯、 一 ｘ ｖ 阀口开口量 —
参考文献
１ 万贤祀， 万系杰‘ 四轮工程车液压系统设计研究． 液压与 气动， ０（ ２ ３） ０ ３ ２ 王庆丰， 魏建华， 吴根茂等． 工程机械液压控制技术的
１表；Ａ ０３ ｋ ２ ６） ｋ ０（
能较准确地反映被测阀的流量频响特性。 同时， 该测 试方法具有简便、 成本低等优点。 ２减小被测阀与阻尼短孔之间的容腔是用压力 ） 频响特性准确反映被测阀频响特性的关键。 ３增大阻尼短孔直径， ） 能够提高该方法的测试 准确度； 但被测阀与阻尼短孔间的压力变化幅值降 低， 增加了测试难度。 ４兼顾测试准确度和测试难度， １ ｖ １ １ ） 取 Ｖｏ 在 ｘ： Ａ 附近，：ｘ 控制在 ５ ＶＷ ｖ ｏ 以内，此时容腔压力频响特 ， 胜的幅频宽（３Ｂ 和相频宽（９０比阀实际幅频 －ｄ ） －０）
：— １ ｋ ｂ — （ Ｏ ｂ — ｆ ｂ —
比例电磁铁输人电流 比 例电磁铁放大系数 比例电磁铁自 然频率 比 例电磁铁阻尼系数
通过阻尼短孔 ９ 的流量 Ｑ为： ２
１２ ｄ １ － Ｐ （－ ２ Ｉ Ｖ Ｈ ／ ２
ｎ
ｏ ｊ‘／ ２
（） ５
Ｖ尸
为： Ｑ－２ Ｉ ＝ Ｑ
（） ６
２ 测试系统及其数学模型
在测试电液比 例节流阀动态性能时，由于常用 的流量计的运动部件存在惯性， 难以测试动态流量， 而电液比 例节流阀内又难以安装位移传感器测试阀 芯的位移， 故很难通过流量计或阀芯位移来测试该 类阀的频响特性； 虽可用动态液压缸进行测试， 但难 度大、 成本高。在试验中， 采用在被测阀出口 接一阻 尼短孔（ ２ ， 图 ）通过检测被测阀与阻尼短孔之间的 压力来测试该阀的频响特性， 这种测试方法简便、 成
２Ｂ ｝ ｄ
０冲 叫匕
一 一
三 左 山 ｑ
从仿真曲线（ ） 图 ３可知， 当被测阀与阻尼短孔 之间容腔不大时，容腔中的油液压缩效应可以忽略 不计； 随着阻尼短孔直径的减小， 被测阀节流阀口 在 开口 量中位值时的容腔压力增大，幅频宽和相频宽 在减小， 且比阀实际频宽小， 在大容腔情况下， 减小
得更为明显。
＿． ｓ ｍ 一 ｍ
一ｂ
盆兴多尸
１ ０ 一 Ｚ Ａ
一‘ ６ ３ ｍ 一 ． ｍ
一， ７ 一 ｍｍ
－
一１ ０ ４ Ｄｇ ｅ 一１ ０ ２ 一１ ０ ０
一８０
＿． ５ ｍ 一 ｍ 一 ‘ ６． 一 ３ ｍｍ
一， ７ 一 ｍｍ
从式（） ８可知， 当阻尼短孔过流面积不变时， 容 腔体积对容腔压力频响特性的影响只与 ＶＷ ｖ 容 ：ｘ （ ｏ 腔体积与被测阀节流阀口在开口量的中位值时过流 面积之比， 单位为 ｍ 大小有关。对 Ｗ ｖ ， ） ｘ： （ ｏ 被测阀 Ａ 节流阀口 在开口 量的中位值时过流面积与阻尼短孔
１
ｃ＝ ｄ ｘ ： ＣＩ Ｗ Ｗ
２ （Ｉ ｐ尹 Ｐ ） －２ ０
２ｔ 、
Ｃ＝ ｄ ３ １ ＣＷ
－ ｋ ｐ ２） Ｐ１ ０
Ｎ
式中：， 二 一
被测阀节流阀口 开口 量的中位值
Ｐ 节流阀口 ２ 被测阀 ｏ 在开口 量的中 位值时
容腔压力值 ， 由 ３， ） 式（） ７ 容腔压力对输人电流的 （ 传递函 数为
一１ ０ ２ 一 ０ ９
一６ ０ 一３０ ０４ －
０． １
１ ０ Ｈ ｚ
１ 直接回油时阀口开口 — 量的频响特性
２ — ３ — ４ — ５ —
容腔压力频响特 ｐ＝． ， ０ｍ ） 性（ ０ｐ Ｖ１ Ｌ ｏ ２ ｌ ＝０ 容腔压力频响特性（２０ｐ Ｖ１ ｍ ） ｐ＝． ， ０ Ｌ ｏ ９ ＝０ 容腔压力频响特性（，０ｐ Ｖ１） ｐ；． ， Ｌ ｏｌ ＝ ： ： 容腔压力频响特性（２０ｐ Ｖ１） ｐ＝． ， Ｌ ｏ ９ ＝
１表ａ拭 ２ ６） ｋ ０（ ０３
一 ４ ９一
薰鬓鬓蒸黔毅
３仿真及测试结果
３ 仿真 ． １
－
人 注
２Ｂ １ ｄ
０ｔ－－ －
－
‘ Ｑ
利用式（ ，８， ａａ 软件对系统进行仿 ）（）用 Ｍ ｔｂ ３ ｌ 真， 计算了被测阀出口 直接回油条件下阀口 开口 量 对输人电流的频响特性，和有阻尼短孔并考虑阀与 阻尼短孔间容腔效应条件下容腔压力对输人电流的 频响特性 ， 仿真曲线见图 ３ ０
凡— 负载力
ｆ— 油液的动力粘度 ｉ ： — 阀芯上的台肩数 ｌ 肩的长度 — 个台 ｒ 阀芯台肩半径 ， — ｒ 一 阀套孔半径 Ｚ 一 一 Ｃｌ 阀节流口流量系数 ｄ — Ｗ — 阀的面积梯度 Ｌ 阻尼长度 —
Ｗｖ ｘ 进行仿真， ｏ 仿真曲线见图４ 。从仿真结果上看，
４ 结论
１理论分析和试验表明， ） 在电液比例节流阀出 口 接阻尼短孔， 用被测阀与阻尼短孔间的容腔压力
当Ｗ ｖ 为 １ Ｖ ｘ 小于 １， ｘＡ， 且 ： ｖ ｏ Ｗｏ ０容腔压力的低频
段幅频特性与阀实际幅频特性基本一致，幅频宽Ｇ
ｐ — 油液密度
ｐ， 油口 ｌ一 进出 压力 ｐ
图 １ 单级电液比例节流阀原理
ｋ 复位弹簧刚度 ， 比例电磁铁可以看作二阶环节， 其输出力对输
人电流的传递函数为：
阀芯力平衡方程为：
ＦｒＺ＋ ，ｆ ｖＬ ＝ ｄ （＋） ｋ＋ ｒ ｘ ＢＢ车 ｆ ｃ ０ ｘＦ
关键词： 电液比例节流阀 频响特性测试 压力检测 阻尼短孔
电液比 例元件和电液伺服阀是电液比例 ／ 伺服 控制系统的重要组成元件， 选择合适的电液比例 ／ 伺服阀对系统性能的实现有着重要的意义。电液比 例节流阀作为一种价格较为低廉的比例流量控制元 件， 在频响要求不高的电液比例 ／ 伺服系统中有着 广泛的应用， 如工程车、 工程机械的加速减速运动的 电液控制系统，电液比例节流阀常结合其它元件构 成复合阀对工程机械中液压系统的流量、压力进行 控制。 因此， 对电液比例节流阀特性的分析在工程实 践中有着重要的意义。本文以单级电液比例节流阀 作为研究对象， 用动态压力来测试其频响特性， 避免 直接测试动态流量的困难， 分析过程和结果也可供 其它类型的电液比例阀参考。
１ 电液比 例节流阀工作原理与基本数学模
型 单级电液比 例节流阀，由比例电磁铁直接驱动 阀芯， 阀芯采用弹簧支撑及液压力平衡的结构， 其工 作原理如图 １ 所示。
ｘ— 复位弹簧预压缩量 ｏ Ｂ— 阀芯与阀套间粘性摩擦系数 ． 踌 — 瞬态液动力阻尼系数 ｋ ｆ 稳态液动力刚度
ｄｔ ｄｔ ｀ ．
（ １ ）
Ｆ 业＿ （
‘ ：，ｂ ） ，－ 、ｂ 一＋＇Ｓ２ ２ ｂ＋ ２ｗ ｄ 场、 （
ｋｅ ｂ ｃ ｂ
（） ２
一 ４ ８一
１表Ａ械 ２ ６） ｋ ０（ ０３
淤器 髯姗 羚李 拌好 辉括 翰 拼拱 麟 擎 能鞍骂塔擞姚撰馨黔攀海踢撰彝黝器餐举濒瀚撇 幕
迄
摘 要：绍 电 例 流 频 特 测 的 种 用 法。 用 测 与 阻 短 介 了 液比 节 阀 响 性 试 一 实 方 采 被 阀 一 尼 孔冬
拿
福 间的压力来替代难以检测的阀芯位移或输出流量， 对电液比 例节流阀进行频响特性测试。 建立 ｝ １了 测试系统的数学模型， 进行了仿真和试验测试， 验证了该测试方法的可行性。
Ｃ ｂ ３Ｗ ｋ ｂ
（ Ｃ（ ｉ丁 夕 （２Ｗ＋ ） Ｃ ２１ 成 Ｉ）＋ Ｉ ２ ｝Ｓ ＋ ｋ ＋Ｖ 。ＳＳ ｇｂ ＼ ）＋＂ ｂ Ｃ Ｃ为 ２
１ ． 过滤器 ２ ． 定量泵 ３ ． 溢流阀 ４ ． 球阀 ５ ． 蓄能器 ６８ ，． 压力
ｗ２ Ｂ Ｂ ｓｋ ＋ ， ｆ＋ Ｆ （＋ ） ｊ， ｋ
５ ３ １ ４ ２
１ 直接回油下阀口 — 开口 量的频响特性
１ ０ Ｈ ｚ
５ ３ １ ４ ２
２ 容腔压力频响特性（ ： ｘｏ ） — ＶＷ ｖ ３ ＝
３ 容腔压力频响特性（ ： ｖ ５ — ＶＷｘ（ ） ＝ ４ 容腔压力频响特性（ ： ｏ１） — ＶＷｘ ＝０ ｖ 图４ ｖＡ 等于 １ Ｗｘｏ ； ： 时不同 ＶＷ ｖ下的 ： ｏ ｘ 频率响应特性仿真曲线俩＝ Ｍ 司 ８ Ｐ
腔压力的频率响应特性仿真曲线（＝ Ｍ ａ ｐ ８ ） ， Ｐ
图３ 不同容腔容积 Ｖ和被测阀节流口中位时容
３Ｂ误差小于 ３ ＶＷ ｖ １ 时的相频宽（９０ ｄ） ％；：ｘ 为 ０ ｏ －０） 比阀实际相频宽小 １％， 值为 ５ ０ 比 时小 ６ 比 ％， 值为 ３ 时小 ５ ％０ ３ 测试结果 ． ２ 图２ 所示的测试系统， 在不同阻尼短孔直径下 对被测阀进行频响特性测试， 测试结果见图５ 总体 。 上看， 测试结果和仿真结果基本吻合。
由式（ ）（ ）被测阀节流阀口开 口量对输人电 １ ，２ ，
流的传递函数为：
ｋ叭 ｂ
Ｓ ｝、２ 、ｇｂ ２ ｂ＋ 阵 ＂Ｓｂ ＋Ｗ Ｃ ２ 叭、 ｄ
Ｗ２ Ｂ Ｂ ｓ粉ｋ ＋ ， ｆ＋ ， （＋ ）
（） ３
式中． 一阻尼短孔流量系数 ｒ一 ｇ Ａ一 阻尼短孔过流面积 ， 被测阀出油口 与阻尼短孔之间必然有一个小容 腔， 容腔的压力变化由压力传感器 ８ 检测， 因此该压 力也是被测阀的出口 压力， 该容腔的流量平衡方程
一 ０ ６ 一 ０ ４
一２ ０ ０二 千
０． １
１ ０ Ｈｚ
图 ５ 阻尼短孔直径对容腔压力
频响特性的影响（＝ Ｍ ａ ｐ ８ ） １ Ｐ
过流面积之比） １即ｐ 等于Ｐ／） 为 （ ， Ｉ ２时不同的Ｖ ：
（） ８
传感器 ７ ． 被测阀 ９ ． 可调阻尼短孔 图２ 电液比例节流阀测试系统
通过电液比 例节流阀７ 的流量 Ｑ为： ，
Ｑ ＝ｄ Ｘ ｉ ， ， ＣＷ
－ ｐｉ ） Ｂ Ｐ２
Ｐ
２ ／ ＿、 ，
（） ４
由式（）（）随着被测阀与阻尼短孔之间容腔 ８ ， ３， 体积的增大， 容腔压力对输人电流的幅频宽和相频 宽在减小， 且比阀实际频宽小； 通过改变阻尼短孔直 径可以改变容腔压力变化幅值，同时改变被测阀节 流阀口 在开口 量中位值时的容腔压力。
－
八匕
４ ２ ３ １
０ １ 一１ ５０ Ｄ ｇ ｅ
】 二 － 」 １ １ ０
Biblioteka Baidu
ｎ Ｕ
！
Ｏ
４ ２ ３
．， １
｝０ ０
２Ｂ １ ｄ
０十－
－Ｉ ．ｌ
１ ０ Ｈ ｚ
一 ２
一４ 一６ ０ １ 一１ ８０ Ｄ ｇ ｅ 一１ ５０
场 钾 峨 娜扮 口 ） 侧Ｈ ｏ 如酬灿峨
加 砂
・ 声
Ｌ ‘ 、
、 。 电 、 、与 ＿ 、 七 ＿ 少 、 度 护
． ＿、 ． 、 ． 、 ‘份、卜
， 、、 协 护 、奋 山 “
吧术为节 Ｔ 之 孤Ｒ双ＴＩ＇一讯了稼体划 ＴＰ
浙江大学 柯明纯 丁 凡 李 宾
式中： Ｖ 被测阀与阻尼短孔之间容腔体积 — Ａ－ 油液弹性模量 结合容腔的流量平衡方程对被测阀和阻尼短孔 的流量方程进行线性化处理， 结果有：
（ Ｐ一，３｝ （ 一，（ Ｐｘ Ｐ＝ ７ ２ ２， ｔ ） ｏ －＋ ０ ＋ ＣＶ
式中：１ Ａ ｃ Ａ １ ＝ Ｃ
１
２２ Ｐ０ Ｐ
式中 参数：Ｂ ｆｌ ， ｔ ｚ
８ ｒ ａ ， 二２２ （ （ｒ ２ － 一）
几－ ， ｒ
ｒ＋ ２ ， 一 ｒ
Ｉ动， ｎ ） （
Ｋ＝． Ｗｐ ２ ｆ０３ （ｐ ） ４ ｌ
Ｂ＝ｄ Ｌ ｐ －２ ｆ ， Ｖ２ （Ｉ ＣＷ Ｐ Ｐ）
凡＝，ｖ ｏ ｋ ｘ ｘ） （＋ 式中：一 电磁铁输出力 Ｆ 阀腔油液以及弹簧等效质量 爪 ， 阀芯、 一 ｘ ｖ 阀口开口量 —
参考文献
１ 万贤祀， 万系杰‘ 四轮工程车液压系统设计研究． 液压与 气动， ０（ ２ ３） ０ ３ ２ 王庆丰， 魏建华， 吴根茂等． 工程机械液压控制技术的
１表；Ａ ０３ ｋ ２ ６） ｋ ０（
能较准确地反映被测阀的流量频响特性。 同时， 该测 试方法具有简便、 成本低等优点。 ２减小被测阀与阻尼短孔之间的容腔是用压力 ） 频响特性准确反映被测阀频响特性的关键。 ３增大阻尼短孔直径， ） 能够提高该方法的测试 准确度； 但被测阀与阻尼短孔间的压力变化幅值降 低， 增加了测试难度。 ４兼顾测试准确度和测试难度， １ ｖ １ １ ） 取 Ｖｏ 在 ｘ： Ａ 附近，：ｘ 控制在 ５ ＶＷ ｖ ｏ 以内，此时容腔压力频响特 ， 胜的幅频宽（３Ｂ 和相频宽（９０比阀实际幅频 －ｄ ） －０）
：— １ ｋ ｂ — （ Ｏ ｂ — ｆ ｂ —
比例电磁铁输人电流 比 例电磁铁放大系数 比例电磁铁自 然频率 比 例电磁铁阻尼系数
通过阻尼短孔 ９ 的流量 Ｑ为： ２
１２ ｄ １ － Ｐ （－ ２ Ｉ Ｖ Ｈ ／ ２
ｎ
ｏ ｊ‘／ ２
（） ５
Ｖ尸
为： Ｑ－２ Ｉ ＝ Ｑ
（） ６
２ 测试系统及其数学模型
在测试电液比 例节流阀动态性能时，由于常用 的流量计的运动部件存在惯性， 难以测试动态流量， 而电液比 例节流阀内又难以安装位移传感器测试阀 芯的位移， 故很难通过流量计或阀芯位移来测试该 类阀的频响特性； 虽可用动态液压缸进行测试， 但难 度大、 成本高。在试验中， 采用在被测阀出口 接一阻 尼短孔（ ２ ， 图 ）通过检测被测阀与阻尼短孔之间的 压力来测试该阀的频响特性， 这种测试方法简便、 成
２Ｂ ｝ ｄ
０冲 叫匕
一 一
三 左 山 ｑ
从仿真曲线（ ） 图 ３可知， 当被测阀与阻尼短孔 之间容腔不大时，容腔中的油液压缩效应可以忽略 不计； 随着阻尼短孔直径的减小， 被测阀节流阀口 在 开口 量中位值时的容腔压力增大，幅频宽和相频宽 在减小， 且比阀实际频宽小， 在大容腔情况下， 减小
得更为明显。
＿． ｓ ｍ 一 ｍ
一ｂ
盆兴多尸
１ ０ 一 Ｚ Ａ
一‘ ６ ３ ｍ 一 ． ｍ
一， ７ 一 ｍｍ
－
一１ ０ ４ Ｄｇ ｅ 一１ ０ ２ 一１ ０ ０
一８０
＿． ５ ｍ 一 ｍ 一 ‘ ６． 一 ３ ｍｍ
一， ７ 一 ｍｍ
从式（） ８可知， 当阻尼短孔过流面积不变时， 容 腔体积对容腔压力频响特性的影响只与 ＶＷ ｖ 容 ：ｘ （ ｏ 腔体积与被测阀节流阀口在开口量的中位值时过流 面积之比， 单位为 ｍ 大小有关。对 Ｗ ｖ ， ） ｘ： （ ｏ 被测阀 Ａ 节流阀口 在开口 量的中位值时过流面积与阻尼短孔
１
ｃ＝ ｄ ｘ ： ＣＩ Ｗ Ｗ
２ （Ｉ ｐ尹 Ｐ ） －２ ０
２ｔ 、
Ｃ＝ ｄ ３ １ ＣＷ
－ ｋ ｐ ２） Ｐ１ ０
Ｎ
式中：， 二 一
被测阀节流阀口 开口 量的中位值
Ｐ 节流阀口 ２ 被测阀 ｏ 在开口 量的中 位值时
容腔压力值 ， 由 ３， ） 式（） ７ 容腔压力对输人电流的 （ 传递函 数为
一１ ０ ２ 一 ０ ９
一６ ０ 一３０ ０４ －
０． １
１ ０ Ｈ ｚ
１ 直接回油时阀口开口 — 量的频响特性
２ — ３ — ４ — ５ —
容腔压力频响特 ｐ＝． ， ０ｍ ） 性（ ０ｐ Ｖ１ Ｌ ｏ ２ ｌ ＝０ 容腔压力频响特性（２０ｐ Ｖ１ ｍ ） ｐ＝． ， ０ Ｌ ｏ ９ ＝０ 容腔压力频响特性（，０ｐ Ｖ１） ｐ；． ， Ｌ ｏｌ ＝ ： ： 容腔压力频响特性（２０ｐ Ｖ１） ｐ＝． ， Ｌ ｏ ９ ＝
１表ａ拭 ２ ６） ｋ ０（ ０３
一 ４ ９一
薰鬓鬓蒸黔毅
３仿真及测试结果
３ 仿真 ． １
－
人 注
２Ｂ １ ｄ
０ｔ－－ －
－
‘ Ｑ
利用式（ ，８， ａａ 软件对系统进行仿 ）（）用 Ｍ ｔｂ ３ ｌ 真， 计算了被测阀出口 直接回油条件下阀口 开口 量 对输人电流的频响特性，和有阻尼短孔并考虑阀与 阻尼短孔间容腔效应条件下容腔压力对输人电流的 频响特性 ， 仿真曲线见图 ３ ０
凡— 负载力
ｆ— 油液的动力粘度 ｉ ： — 阀芯上的台肩数 ｌ 肩的长度 — 个台 ｒ 阀芯台肩半径 ， — ｒ 一 阀套孔半径 Ｚ 一 一 Ｃｌ 阀节流口流量系数 ｄ — Ｗ — 阀的面积梯度 Ｌ 阻尼长度 —
Ｗｖ ｘ 进行仿真， ｏ 仿真曲线见图４ 。从仿真结果上看，
４ 结论
１理论分析和试验表明， ） 在电液比例节流阀出 口 接阻尼短孔， 用被测阀与阻尼短孔间的容腔压力
当Ｗ ｖ 为 １ Ｖ ｘ 小于 １， ｘＡ， 且 ： ｖ ｏ Ｗｏ ０容腔压力的低频
段幅频特性与阀实际幅频特性基本一致，幅频宽Ｇ
ｐ — 油液密度
ｐ， 油口 ｌ一 进出 压力 ｐ
图 １ 单级电液比例节流阀原理
ｋ 复位弹簧刚度 ， 比例电磁铁可以看作二阶环节， 其输出力对输
人电流的传递函数为：
阀芯力平衡方程为：
ＦｒＺ＋ ，ｆ ｖＬ ＝ ｄ （＋） ｋ＋ ｒ ｘ ＢＢ车 ｆ ｃ ０ ｘＦ
关键词： 电液比例节流阀 频响特性测试 压力检测 阻尼短孔
电液比 例元件和电液伺服阀是电液比例 ／ 伺服 控制系统的重要组成元件， 选择合适的电液比例 ／ 伺服阀对系统性能的实现有着重要的意义。电液比 例节流阀作为一种价格较为低廉的比例流量控制元 件， 在频响要求不高的电液比例 ／ 伺服系统中有着 广泛的应用， 如工程车、 工程机械的加速减速运动的 电液控制系统，电液比例节流阀常结合其它元件构 成复合阀对工程机械中液压系统的流量、压力进行 控制。 因此， 对电液比例节流阀特性的分析在工程实 践中有着重要的意义。本文以单级电液比例节流阀 作为研究对象， 用动态压力来测试其频响特性， 避免 直接测试动态流量的困难， 分析过程和结果也可供 其它类型的电液比例阀参考。
１ 电液比 例节流阀工作原理与基本数学模
型 单级电液比 例节流阀，由比例电磁铁直接驱动 阀芯， 阀芯采用弹簧支撑及液压力平衡的结构， 其工 作原理如图 １ 所示。
ｘ— 复位弹簧预压缩量 ｏ Ｂ— 阀芯与阀套间粘性摩擦系数 ． 踌 — 瞬态液动力阻尼系数 ｋ ｆ 稳态液动力刚度
ｄｔ ｄｔ ｀ ．
（ １ ）
Ｆ 业＿ （
‘ ：，ｂ ） ，－ 、ｂ 一＋＇Ｓ２ ２ ｂ＋ ２ｗ ｄ 场、 （
ｋｅ ｂ ｃ ｂ
（） ２
一 ４ ８一
１表Ａ械 ２ ６） ｋ ０（ ０３
淤器 髯姗 羚李 拌好 辉括 翰 拼拱 麟 擎 能鞍骂塔擞姚撰馨黔攀海踢撰彝黝器餐举濒瀚撇 幕
迄
摘 要：绍 电 例 流 频 特 测 的 种 用 法。 用 测 与 阻 短 介 了 液比 节 阀 响 性 试 一 实 方 采 被 阀 一 尼 孔冬
拿
福 间的压力来替代难以检测的阀芯位移或输出流量， 对电液比 例节流阀进行频响特性测试。 建立 ｝ １了 测试系统的数学模型， 进行了仿真和试验测试， 验证了该测试方法的可行性。
Ｃ ｂ ３Ｗ ｋ ｂ
（ Ｃ（ ｉ丁 夕 （２Ｗ＋ ） Ｃ ２１ 成 Ｉ）＋ Ｉ ２ ｝Ｓ ＋ ｋ ＋Ｖ 。ＳＳ ｇｂ ＼ ）＋＂ ｂ Ｃ Ｃ为 ２
１ ． 过滤器 ２ ． 定量泵 ３ ． 溢流阀 ４ ． 球阀 ５ ． 蓄能器 ６８ ，． 压力
ｗ２ Ｂ Ｂ ｓｋ ＋ ， ｆ＋ Ｆ （＋ ） ｊ， ｋ
５ ３ １ ４ ２
１ 直接回油下阀口 — 开口 量的频响特性
１ ０ Ｈ ｚ
５ ３ １ ４ ２
２ 容腔压力频响特性（ ： ｘｏ ） — ＶＷ ｖ ３ ＝
３ 容腔压力频响特性（ ： ｖ ５ — ＶＷｘ（ ） ＝ ４ 容腔压力频响特性（ ： ｏ１） — ＶＷｘ ＝０ ｖ 图４ ｖＡ 等于 １ Ｗｘｏ ； ： 时不同 ＶＷ ｖ下的 ： ｏ ｘ 频率响应特性仿真曲线俩＝ Ｍ 司 ８ Ｐ
腔压力的频率响应特性仿真曲线（＝ Ｍ ａ ｐ ８ ） ， Ｐ
图３ 不同容腔容积 Ｖ和被测阀节流口中位时容
３Ｂ误差小于 ３ ＶＷ ｖ １ 时的相频宽（９０ ｄ） ％；：ｘ 为 ０ ｏ －０） 比阀实际相频宽小 １％， 值为 ５ ０ 比 时小 ６ 比 ％， 值为 ３ 时小 ５ ％０ ３ 测试结果 ． ２ 图２ 所示的测试系统， 在不同阻尼短孔直径下 对被测阀进行频响特性测试， 测试结果见图５ 总体 。 上看， 测试结果和仿真结果基本吻合。
由式（ ）（ ）被测阀节流阀口开 口量对输人电 １ ，２ ，
流的传递函数为：
ｋ叭 ｂ
Ｓ ｝、２ 、ｇｂ ２ ｂ＋ 阵 ＂Ｓｂ ＋Ｗ Ｃ ２ 叭、 ｄ
Ｗ２ Ｂ Ｂ ｓ粉ｋ ＋ ， ｆ＋ ， （＋ ）
（） ３
式中． 一阻尼短孔流量系数 ｒ一 ｇ Ａ一 阻尼短孔过流面积 ， 被测阀出油口 与阻尼短孔之间必然有一个小容 腔， 容腔的压力变化由压力传感器 ８ 检测， 因此该压 力也是被测阀的出口 压力， 该容腔的流量平衡方程
一 ０ ６ 一 ０ ４
一２ ０ ０二 千
０． １
１ ０ Ｈｚ
图 ５ 阻尼短孔直径对容腔压力
频响特性的影响（＝ Ｍ ａ ｐ ８ ） １ Ｐ
过流面积之比） １即ｐ 等于Ｐ／） 为 （ ， Ｉ ２时不同的Ｖ ：
（） ８
传感器 ７ ． 被测阀 ９ ． 可调阻尼短孔 图２ 电液比例节流阀测试系统
通过电液比 例节流阀７ 的流量 Ｑ为： ，
Ｑ ＝ｄ Ｘ ｉ ， ， ＣＷ
－ ｐｉ ） Ｂ Ｐ２
Ｐ
２ ／ ＿、 ，
（） ４
由式（）（）随着被测阀与阻尼短孔之间容腔 ８ ， ３， 体积的增大， 容腔压力对输人电流的幅频宽和相频 宽在减小， 且比阀实际频宽小； 通过改变阻尼短孔直 径可以改变容腔压力变化幅值，同时改变被测阀节 流阀口 在开口 量中位值时的容腔压力。
－
八匕
４ ２ ３ １
０ １ 一１ ５０ Ｄ ｇ ｅ
】 二 － 」 １ １ ０
Biblioteka Baidu
ｎ Ｕ
！
Ｏ
４ ２ ３
．， １
｝０ ０
２Ｂ １ ｄ
０十－
－Ｉ ．ｌ
１ ０ Ｈ ｚ
一 ２
一４ 一６ ０ １ 一１ ８０ Ｄ ｇ ｅ 一１ ５０
场 钾 峨 娜扮 口 ） 侧Ｈ ｏ 如酬灿峨
加 砂
・ 声
Ｌ ‘ 、
、 。 电 、 、与 ＿ 、 七 ＿ 少 、 度 护
． ＿、 ． 、 ． 、 ‘份、卜
， 、、 协 护 、奋 山 “
吧术为节 Ｔ 之 孤Ｒ双ＴＩ＇一讯了稼体划 ＴＰ
浙江大学 柯明纯 丁 凡 李 宾