CKD调节阀动态设计与研究之间有什么关联

CKD调节阀动态设计与研究之间有什么关联

CKD调节阀从全关到60%开度的响应时间约为0.7s，响应速度比较快，但执行机构速度在调节阀的开启过程中始终处于变化状态，在开启的初期还存在个振荡过程，难以确保调节阀的稳定调节，进而造成整个系统控制的变差。为了保证调节阀系统的稳定性，需对设计阶段确定的参数进行优化。应用AMESim的批处理功能，将溢流阀的开启压力在3.8MPa基础上，每次递减0.01MPa，变化80次的情况下运行批处理仿真。经筛选，当溢流阀的开启压力为3.8MPa、3.6MPa、3.55MPa、3.42MPa时，调节阀开度和执行机构速度曲线分别如图6、7中的曲线1—4所示。由图可知，当溢流阀的开启压力为3.55MPa时，在保证调节阀响应速度的同时确保调节阀执行机构的稳定运行。

    CKD调节阀直接利用传统的微分和差分方程建立的模型进行仿真并不能很好地反映实际系统的动态响应过程。

CKD调节阀基于物理模型的液压系统动态设计流程如图1所示。设计任务是做任何设计的依据，动态设计需明确系统的设计任务[6]，但这并不意味着必须确定采用特定的系统，仅仅是规定所应完成的任务。工况分析主要分析设计任务中各个执行元件在工作过程中的速度、负载等的变化规律，了解其所规定的响应，通常这是所需系统响应形式的条以时间和响应幅值为坐标的时域曲线。对于拟定系统及其元器件这步则需具体选出合适的回路构成完整的系统原理图，选取恰当的元器件并确定其主要参数。在完成系统与元器件的拟定后，建立基于AMESim平台的物理仿真模型并进行动态响应的仿真分析，当预测响应满足或通过参数优化能够满足期望响应的要求时，结束动态设计，形成终设计方案；否则，需对所拟定的系统进行修改。

    CKD调节阀在统的平台上可以实现包括机械、液压、气动、热、电和磁等多学科域的物理建模，而且模型库中不同物理域的模型单元都经过严格的测试和实验验证[7]。建模从元器件设计出发，既可考虑油液性质、环境温度、摩擦等难以建模的部分，也可根据系统在制造装配前确定的方案设置各部件的关键结构参数，如液压缸缸筒的内径、长度、活塞杆直径等，保证仿真情况与工程实际情况地接近。

    CKD调节阀液压系统原理如图2所示。启动液压泵，并使二位二通电磁换向阀1的电磁铁通电，此时整个液压系统工作在调定的压力下，调节溢流阀2可以改变液压系统的工作压力。计算机根据调节阀系统的设置，经D/A转换，以模拟信号的形式输出设定信号，使电液比例方向阀3工作。液压泵输出的压力油路给蓄能器5充液，储备液压能，以备快速关闭或开启的应急功能；另路经过电液比例方向阀3进入液压缸9，推动活塞移动，调节阀门10打开。位移传感器实时检测调节阀开口量，经A/D转换，将信号输入计算机，经过电液调节阀控制器的处理后，又将信号输出给电液比例方向阀。电液比例方向阀根据传来的信号符号与大小确定调节阀执行机构的移动方向和位移量，也就是调整调节阀开口的大小。电磁换向阀6用于实现电液调节阀快速关闭或开启的应急功能，而手动换向阀8用于实现调节阀的机械手轮降操作。

    CKD调节阀正常工作时，电磁换向阀1、6和手动换向阀8处于关闭状态，蓄能器5在系统的正常工作压力下将充满液并保持稳定状态。因此，建模仿真时可省略电磁换向阀1以及用于应急功能和机械手轮降操作的部件，主要分析过滤装置、泵、溢流阀、电液比例方向阀、液压缸以及负载之间的动态关系。图3为应用AMESim建立的电液调节阀物理仿真模型。与调节阀执行机构刚性连接的运动部件集中于元件M上，执行机构摩擦特性也通过M施加。除摩擦力、调节阀门的阀芯不平衡力外，其余作用于执行机构的负载通过力转换单元F施加。