登高车液控单向阀振动机理分析,   中山横栏登高车出租, 中山登高车出租, 登高车出租   在此以小阀芯开口度为3.0mm时的运动情况为分析对象，由仿真结果知小阀芯此时速度为/7.0sm，最大加速度为2/2sm。小阀芯在控制杆的作用下打开，乳化液流过的压力损失仅由流动阻力产生，压力损失比单向阀正向导通时还要小，在此根据国标取压力损失为6MPa。乳化液流经阻尼孔后压力降到约20MPa，经计算得小阀芯受到运动阻力约0.0714N，弹簧压力为33.15N，稳态液动力36.5N，瞬态液动力22.3N，液压力为1800N，控制杆推力为2130N。而在小阀芯打开之前液压力2260N，控制杆推力5306N，可见在小阀芯开启前后顶杆推力与液压力变化较大，而由于小阀芯运动而产生的瞬态液动力、稳态液动力和运动阻力在此过程中所占的比重不大。造成小阀芯频繁启闭的原因主要在于小阀芯开启后高压乳化液流经小阀芯时同时对小阀芯和顶杆产生液压作用力，此外该液控单向阀内泄式的结构亦加剧了乳化液对顶杆的影响。由此得出，小阀芯在开启过程中的振动主要是由于回液压力对小阀芯和控制顶杆的作用力不断变化，造成小阀芯频繁启闭。

   下面对小阀芯的振动现象进行定性分析，小阀芯打开时乳化液在阀芯内的流动情况。动臂下腔的高压乳化液作用在大小阀芯上，小阀芯可以先于大阀芯打开。由于小阀芯面积较小，使得乳化液作用于小阀芯上的液压力较小，这样控制杆可以用一个比较小的力将小阀芯顶开，小阀芯打开后由于阀芯过流面积较小只能允许小流量的乳化液通过，但是相对于动臂下腔的高压力来说小流量的泄流即可实现较大的压力卸荷，这就是液控单向阀设计的初衷。高压乳化液在通过小阀芯到达反向回油口后乳化液又会反过来作用在小阀芯锥面上减弱高压乳化液对小阀芯的影响，同时乳化液又会作用在控制杆有杆腔A2面上对控制杆的推力造成影响。控制杆有杆腔与无杆腔面积比A2：A1=0.57，说明乳化液对有杆腔的液压力不可忽略，活塞杆与阀套间的间隙约为1mm起到阻尼孔的作用，乳化液流到有杆腔时压力会降低一部分，但是当控制杆的推力小于小阀芯上各力的合力时控制杆就会后退，使得控制杆与小阀芯分离而造成小阀芯关闭。小阀芯关闭后控制杆推力又重新大于小阀芯上的合力，推开小阀芯，之后又关闭，这种情况重复几次在乳化液压力降低后趋于稳定，之后控制杆推开大阀芯实现大流量泄流。综合上述分析，小阀芯在打开过程中的振动现象主要原因在于高压乳化液流过小阀芯后对小阀芯和控制杆产生了液压力，使得小阀芯和控制杆受力情况发生变化造成小阀芯频繁启闭。393.5.2大小阀芯振动机理分析如图3-13为大小阀芯同步打开时的受力分析示意图，各力的计算方法均与小阀芯打开时相同。在此取大小阀芯同步打开2mm时进行分析，仿真结果中阀芯速度为0.3m/s，加速度为32m/s。计算得此时稳态液动力为623.8N，瞬态液动力为89.7N，顶杆推力284.2N，弹簧压力46.2N，运动阻力3.2N，液压力1307N。阀芯关闭压力比顶杆推力大，使得阀芯趋于关闭，阀芯关闭后回液口压力降低使得控制杆推力重新大于大小阀芯，阀芯重新打开，这种受力平衡在被打破几次回液口压力趋于稳定后不再出现，大小阀芯稳定打开。出现这种现象的原因在于乳化液流经阀套上的阻尼孔后压力降至约20MPa，使得小阀芯可以轻松打开，在控制杆推力刚刚大于反向进油口在阀芯上液压力时将大小阀芯同步推开，而由仿真结果知此时进油口压力约为35MPa，在打开后该压力与小阀芯腔体内的低压力发生耦合，也就发生了图3-10中6s时的压力冲击，这样的情况反复几次后越来越弱。经过以上分析可以看出，在控制杆同步推开大小阀芯的过程中液压力和稳态液动力所占的比重较大，所以在液控单向阀振动的第二阶段中造成阀芯振动的作用力主要是液压力和稳态液动力。大小阀芯同步打开时乳化液在阀芯内的流动情况，当小阀芯打开一段时间后系统压力降低，控制杆推力大于大、小阀芯上的合力时将大小阀芯同步推开，乳化液大量从大阀芯阀口流出。此时系统中的压力降低，但是对于控制杆有杆腔A2和大小阀芯锥面的液压力仍然不可忽略。同时，由于阻尼孔的降压作用，封闭容腔内的压力仍然低于系统的压力，使得封闭容腔内的乳化液出现短时间不能流出而憋压的现象，当封闭容腔内压力升高后大小阀芯上的液压力又会升高从而使得大小阀芯关闭产生压力冲击。由于此时系统压力已经降低，控制杆可以再次同步推开大小阀芯，如此反复数次后封闭容腔压力与系统压力相同后不再出现，大小阀芯稳定打开，系统实现稳定泄流，动臂稳定降臂。

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   振动缓解措施,  经过前两节的分析，可知液控单向阀在反向导通的过程中发生振动的原因主要在于阀芯打开后高压乳化液又产生了对阀芯锥面和控制杆液压力，此外较大的稳态液动力也对阀芯的运动产生了影响，现根据上述分析结果提出以下几点缓解液控单向阀振动的措施。1.液控口设置阻尼孔。在液控口设置阻尼孔可以降低控制杆推开小阀芯所需的推力，同时可以降低系统压力对阀芯封闭容腔的影响。但是阻尼孔直径不宜过小，否则容易造成大小阀芯同步打开时产生压力冲击，同时会延长小阀芯的开启时间。2.控制杆采用杆封结构。杆封结构即在控制杆与阀套接触处采用O型密封圈和挡圈的组合结构将控制杆有杆腔与反向回油口隔离开来，这就将系统压力对控制杆的影响降低到了最低。这种结构要求控制杆有杆腔重新设置一个乳化液出口，即采用外泄式结构。但是增设一个密封圈会使得控制杆移动阻力增大，增加控制杆受力的非线性，或者采用一种更新式的结构。3.增大液控单向阀公称流量。由上述分析得出，液控单向阀之所以会产生振动，就是因为其不能在短时间内将动臂下腔内的高压乳化液排出，尤其是大采高液压支架的出41现使得形势变得愈加紧迫，故提高液控单向阀的公称流量可以较大程度上缓解该现象。4.控制杆无杆腔设置阻尼孔。在控制杆无杆腔设置阻尼孔可以提高控制杆的稳定性，减缓因阀芯打开后乳化液对控制杆有杆腔压力影响造成的无杆腔压力波动。5.合理设置阀芯结构。由上一节的分析知，大小阀芯同步打开的过程中稳态液动力对阀芯受力的影响也较大，合理的设置阀芯结构、锥角可以将稳态液动力降到最低。

    分别从功率流和仿真软件AMEsim的角度对液控单向阀的动态特性进行了分析，经过对比得出以下结论: 1.采用功率键合图分析时小阀芯在振动0.3s后趋于稳定，大、小阀芯打开时阀芯发生轻微振动0.7s后动臂降臂完成，整个过程用时1.1s左右；采用AMEsim仿真时，整个过程耗时约1.5s。但是采用功率键合图分析时是采用分开建模的形式进行分析，造成仿真结果一定程度上失真。2.采用功率键合图分析时系统刚开始产生53MPa的压力冲击，采用AMEsim仿真时系统产生55MPa的压力冲击，均满足国标对于液控单向阀压力冲击的要求。3.采用功率键合图分析，小阀芯小流量泄压时的稳定流量约为72L/min，峰值流量约78L/min,液控单向阀完全开启后稳定流量与峰值流量约882L/min;采用AMEsim仿真，小阀芯小流量泄压时的稳定流量约为86L/min，峰值流量约160L/min，液控单向阀完全开启后稳定流量约1200L/min，峰值流量1600L/min。看出液控单向阀的稳定流量相差不大，峰值流量相差较多，原因可能是负载设置相差较大所致。4.采用功率键合图分析，反向进油口压力降到7MPa后系统压力不再降低，动臂完成降臂；采用AMEsim仿真，反向进油口压力降到0后动臂完成降臂。

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