液壓傳動技術在機械傳動領域發(fā)展極為迅速,其中液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件,能夠將液壓工作介質的壓力能轉化為機械能,實現機械零部件的往復線性運動。當工作中的液壓缸需要在其行程的任意位置停止運行時,由于存在負載和液壓缸活塞的慣性力,會導致液壓沖擊現象產生。液壓系統(tǒng)內部的沖擊往往伴隨振動和噪聲,對系統(tǒng)的正常工作有著明顯影響,嚴重的液壓沖擊會破壞液壓設備,發(fā)生機械事故。所以,研究和改善液壓缸的制動過程和制動形式,對液壓缸的緩沖制動具有重要意義。當前對液壓缸采用的緩沖制動方式主要分為缸內緩沖制動和缸外緩沖制動兩種方式,其中,液壓缸缸內緩沖制動方式存在一定的局限性,其緩沖過程只在液壓缸端部進行,無法對液壓缸在任意行程位置的制動進行緩沖處理;而液壓缸缸外緩沖制動方式是通過溢流閥等控制元件或蓄能器等輔助元件的功能,實現液壓缸在行程的任意位置緩沖制動,應用范圍僅局限于負載質量不大、液壓缸運行速度較低的場合。本文針對液壓缸在高速重載工況下的緩沖制動情況,設計新的緩沖制動閥結構及其回路。首先,文章對液壓沖擊現象進行了研究總結,就液壓缸的緩沖制動方式參考了國內外諸多研究成果,同時結合負載敏感技術,聯合已有的液壓控制元件,提出了新的液壓缸負載敏感制動閥回路。該制動閥回路在液壓系統(tǒng)出現突然斷電或需要液壓缸在任意位置停止運行時,能夠實現液壓缸的快速平穩(wěn)制動,并且在液壓缸的兩個方向上制動效果相同,簡化了整體液壓系統(tǒng)結構,此外,當制動過程結束,缸外緩沖回路能夠鎖定液壓缸自由運動,從而保證液壓系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。之后,文章闡述并設計了負載敏感制動閥的整體結構,根據具體工況參數選擇制動閥的結構方案為內部集成閥結構,對構成制動閥的液壓元件進行了設計和選型,其中電磁換向閥和液動換向閥采用現有的產品型號,其余的液壓閥則進行了設計和三維模型搭建,重點設計并計算了負載敏感閥的閥芯結構。在制動閥的結構確定后,對該閥所在的工作環(huán)境進行數學模型推導,并利用MATLAB/Simulink軟件搭建仿真模型。通過對仿真結果的分析,負載敏感制動閥在能夠在較短的時間內完成液壓缸的緩沖制動,整個緩沖過程中沒有發(fā)生嚴重液壓沖擊現象,緩沖效果良好。為驗證所設計制動閥的實用性,利用MATLAB/Simulink軟件在不同的工作參數條件下對制動閥的緩沖制動效果進行進一步仿真分析。仿真分析結果顯示,一定范圍內當液壓缸負載質量以及活塞初速度變更之后,負載敏感制動閥對液壓缸的緩沖效果依然良好,系統(tǒng)整體的結構合理,能夠滿足不同工況下的緩沖制動要求。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH137
【部分圖文】：

(d)拋物線型 (e)短笛型圖 1-1 缸內緩沖裝置結構示意圖Fig.1-1 Cylinder inner buffer device structure schematic diagram目前對液壓缸缸內緩沖制動方式的研究有很多，陳登民，李永奇壓缸缸內緩沖制動的機理，采用數學模型建立圓柱型柱塞緩沖裝據處理和驗證，發(fā)現圓柱型柱塞緩沖裝置需要處理好柱塞與節(jié)流間隙，當該間隙很小時，液壓缸緩沖制動過程初期會在液壓缸內液壓沖擊；而過大的間隙配合，會延長液壓缸緩沖制動時間而且等[17]詳細闡述了階梯型柱塞緩沖裝置，研究結果證明帶有階梯節(jié)流孔能夠形成可變的節(jié)流面積，可以快速地對高壓油液進行節(jié)的液壓缸緩沖制動需求。李艷利，劉志奇[18]的文章介紹了短笛型狀柱塞上的一系列節(jié)流短孔進行節(jié)流緩沖，實驗結果顯示，短笛現更加理想液壓缸緩沖制動效果。孟堯等人[19]從結構參數出發(fā)，

得到了良好的液壓缸緩沖過程，由于復合型緩沖裝置對加工和裝配，相應地增加了該液壓缸的生產成本，目前還不利于推廣應用。浙江大學工大學武曉鳳[26]各自提出了優(yōu)化的復合型緩沖裝置，借助數據模型分析了動機理，結果顯示，搭配了新的復合型緩沖裝置的液壓缸，緩沖過程中出較小，液壓缸能夠在無硬沖擊的情況下平穩(wěn)制動。析總結國內外諸多文獻，液壓缸缸內緩沖制動方式存在一定的局限性，緩壓缸端部進行，而當液壓缸需要在任意位置停止運行時，缸內緩沖制動裝缸活塞進行制動作用。液壓缸缸外緩沖制動壓缸缸外緩沖制動方式主要在液壓缸運行主油路上并聯緩沖回路，通過溢件或蓄能器等輔助元件的功能，實現液壓缸在行程的任意位置緩沖制動。度快，易于實現，應用廣泛。當前常用的液壓缸缸外緩沖方式主要涉及以)溢流閥緩沖回路[27]。圖 1-2 為溢流閥緩沖回路示意圖。

都并聯有單向閥，在液壓缸高壓腔卸壓的同時，另一側行補油，杜絕液壓缸吸空現象。回路被應用于液壓缸牽引機構[28]和液壓馬達[29]的緩沖制然而溢流閥本身具有壓力超調特性，開啟溢流閥瞬間的20%[30] [31]，影響液壓緩沖制動的平穩(wěn)性；而且溢流閥緩單向閥并聯，增大了液壓系統(tǒng)的復雜程度和安裝維修成緩沖回路。順序閥緩沖回路簡化了緩沖結構[32]，圖 1-3 為為：利用順序閥為液壓缸緩沖高壓腔提供背壓，避免液對液壓缸進行緩沖制動，其并聯的單向閥和可調節(jié)流閥充油液。液壓缸主回路上的換向閥在制動時，會瞬間切高壓油液全部作用在順序閥上，原油路也會出現高壓情壓系統(tǒng)正常運行，所以順序閥緩沖回路不適合高速重載

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本文編號：2833764