□ 高施琛 □ 金俠杰 □ 冷景平 □ 呂永福 □ 邢科禮

上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院 上海 200072

螺紋插裝溢流閥結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域［1］。增壓式螺紋插裝溢流閥可通過調(diào)節(jié)X口的控制壓力，增加溢流閥的溢流壓力。AMESim是一種多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模平臺(tái)，其自帶液壓元件庫，還包含液壓元件設(shè)計(jì)庫，用戶能根據(jù)自己的要求設(shè)計(jì)液壓元件并進(jìn)行仿真，有利于新產(chǎn)品開發(fā)?；贏MESim軟件，用批處理方法對增壓式螺紋插裝溢流閥的性能參數(shù)進(jìn)行仿真，得到最適值。根據(jù)最適參數(shù)制造增壓式螺紋插裝溢流閥，通過試驗(yàn)驗(yàn)證其特性。

1 結(jié)構(gòu)簡介

增壓式插裝溢流閥結(jié)構(gòu)如圖 1 所示［2］［3］，它是一種先導(dǎo)閥，共有3個(gè)油口，P口為壓力進(jìn)油口，T口為溢流口，X口為增壓控制口。該增壓螺紋插裝溢流閥帶有增壓功能，可通過X口實(shí)現(xiàn)溢流壓力的遠(yuǎn)程微調(diào)。

2 AMESim 仿真［4-6］

根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)和工作原理所建AMESim的仿真模型如圖2所示。根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的參數(shù)，初始參數(shù)設(shè)置見表1。

針對動(dòng)靜態(tài)特性的優(yōu)化，用批處理方法對阻尼孔孔徑x、先導(dǎo)閥半錐角、先導(dǎo)彈簧、主閥復(fù)位彈簧等參數(shù)進(jìn)行仿真，找出最適合的值。通過仿真結(jié)果可知，阻尼孔孔徑為0.6 mm時(shí)為最佳值；主閥半錐角不應(yīng)大于30°；先導(dǎo)閥半錐角14°為最佳值；先導(dǎo)彈簧的剛度一般都比較大。

基于以上結(jié)果，對增壓插裝式溢流閥的增壓功能進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖3所示。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證［7］

▲圖1 增壓式插裝溢流閥結(jié)構(gòu)簡圖

▲圖2 增壓螺紋插裝溢流閥液壓系統(tǒng)仿真

據(jù)溢流閥測試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 10374-2002液壓溢流閥》規(guī)定，結(jié)合本文研究的溢流閥的實(shí)際情況，對該閥進(jìn)行試驗(yàn)。螺紋插裝溢流閥測試系統(tǒng)液壓原理圖如圖4所示。液壓系統(tǒng)中的主泵為俄羅斯PSM變量泵，不變量時(shí)排量為55 mL/r，增壓系統(tǒng)用的增壓泵是玉峰高壓油泵廠的定量泵，排量為10 mL/r，電液換向閥和比例溢流閥采用的是Parker電液換向閥和比例溢流閥，電液換向閥進(jìn)油口能承受35 MPa高壓，換向響應(yīng)快，滿足瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)精度要求；比例溢流閥最大溢流壓力達(dá)到40 MPa，一方面能夠起到安全閥的作用，另一方面能滿足各試驗(yàn)的要求。

表1 增壓螺紋插裝溢流閥的初始參數(shù)

▲圖4 溢流閥測試系統(tǒng)液壓原理圖

▲圖3 增壓功能仿真曲線

對增壓式螺紋插裝溢流閥進(jìn)行穩(wěn)態(tài)壓力-流量特性試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

由以上結(jié)果可計(jì)算得：

▲圖5 增壓式螺紋插裝溢流閥進(jìn)行穩(wěn)態(tài)壓力-流量特性曲線

▲圖6 增壓螺紋插裝溢流閥瞬態(tài)特性曲線

▲圖7 增壓功能試驗(yàn)曲線

其中：φk為開啟率；φb為閉合率；Pk為溢流閥開啟壓力；Pb為溢流閥閉合壓力；PT為溢流閥設(shè)定壓力。

結(jié)果表明：此閥的開啟率和閉合率超過了規(guī)定的開啟率（85%）和閉合率（80%），此閥具有良好的靜態(tài)特性。

對增壓式螺紋插裝溢流閥進(jìn)行瞬態(tài)特性試驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。

1）壓力上升時(shí)間為:

Δt1=0.333 s

2）過渡過程時(shí)間為:

Δt2=1.714 s

3）卸荷時(shí)間為:

Δt3=0.857 s

4）壓力超調(diào)率為:

其中：ΔP為最大超調(diào)壓力；P為溢流閥額定壓力。

從試驗(yàn)結(jié)果可知：超調(diào)率略偏大，建壓、泄壓響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，具有良好的瞬態(tài)特性。

對增壓式螺紋插裝溢流閥進(jìn)行增壓功能試驗(yàn)，結(jié)果如圖7所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，此閥壓力損失小、滯后小、響應(yīng)迅速，增壓功能良好。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)增壓式溢流閥的結(jié)構(gòu)基于AMESim仿真，得出其最優(yōu)性能參數(shù)。基于該參數(shù)制造出溢流閥進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該閥靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性良好，增壓功能良好。為改進(jìn)閥的性能提供了依據(jù)。

［1］ 趙晟，冷景平，邢科禮.螺紋插裝先導(dǎo)溢流閥動(dòng)態(tài)分析［J］.流體傳動(dòng)與控制，2014（6）：5-9.

［2］ 張海平.螺紋插裝閥介紹（之一）——溢流閥［J］.流體傳動(dòng)與控制，2005（5）：36-41.

［3］ 于良振，王明琳.螺紋插裝式溢流閥的研制與應(yīng)用［J］.流體傳動(dòng)與控制，2011（6）： 35-38.

［4］ 張宇琛,趙繼云,謝騰飛.二級先導(dǎo)插裝閥動(dòng)態(tài)性能仿真與優(yōu)化［J］.煤礦機(jī)械，2011,32 （6）:87-89.

［5］ 李艷杰,張昱.基于AMESim的B型液壓半橋建模和仿真［J］.液壓與氣動(dòng),2012（3）：69-71.

［6］ 張雙娟.先導(dǎo)式溢流閥靜態(tài)特性理論分析［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2010（1）：15-17.

［7］ JB/T 10374-2002，液壓溢流閥,技術(shù)條件［S］.