外文翻译译稿

1、学号： 10406106 常 州 大 学毕业设计（论文）外文翻译（ 2014 届）外文题目 Dynamic Performance Research on Reversing Valve of Hydraulic Breaker 译文题目 液压断路器换向阀的动态性能研究 外文出处 World Journal of Mechanics 学 生 白焘 学 院 机械工程学院 专 业 班 级 机制101 校内指导教师 坎标 专业技术职务 讲师 校外指导老师 专业技术职务 二一四年三月液压断路器换向阀的动态性能研究摘要:介绍了一种新型液压断路器换向阀的结构和工作原理，采用非线性数学模型和仿真模拟构建了该

2、新型换向阀的模型。我们用动态仿真的系统参数对新型换向阀工作性能的影响进行了系统的、深入的研究,得到了各换向阀运动规律的认识，为新一代液压断路器换向阀的创新与制造提供了理论依据。关键词：液压断路器；换向阀；动态特性；非线性数学模型；计算机模拟;1.简介液压断路器在建筑领域应用十分广泛，如道路、土木工程、港口、矿山等。断路器液压工作原理是利用帕斯卡定律，让高压油和氮气驱动活塞作往复运动，撞击杆通过冲击力传递到工作目标。对于目前的撞击，冲击能量和频率不能达到无级调整。在近年来，通过了系统而深入的研究，一个参数可以不断调整的液压断路器在不断的开发进行中1-10。在本文中，作者对液压断路器换向阀的控制进

3、行了计算机仿真研究。2新型换向阀结构及工作原理2.1该新型换向阀结构新型换向阀是一个综合的控制阀（图1和图3），由先导阀和方向控制阀组合而成。新型换向阀主要由方向控制阀核心3，阻尼4，弹簧5，先导阀核心13，弹簧12，底座14组成。该新型换向阀的实际照片如图2所示。图1该新型换向阀结构图2该新型换向阀图片图3 该新型换向操作原理图2.2 新型换向阀的工作原理新型液压换向阀是一个通过液压冲击压力反馈来改变方向的变化机制。当解释到先导换向阀的工作原理时，活塞和高压存储器以及液压冲击压力反馈作用必须考虑在内。该新型换向阀的工作原理如图3所示。如图1和3所示，换向阀核心是在左侧弹簧预压力的作用下组装完

4、毕的。在换向阀中，第3阀室和第4阀室连接。此时，一部分高压油从油泵直接流入活塞后腔，另一个流动的方向阀室5通过油道a6，然后通过阀孔流入阀室3，然后通过油道a3流入活塞前腔，使高压油同时流到前、后室。在这一刻，P1 = P2 = Pd。A1是活塞前腔有效作用面积，A2是活塞的背腔有效作用面积。A1比A2要大，回油腔与油箱相连接，所以P1A1 > P2A2 + P0A3。 因此，在压力差作用下，活塞返回的运动速度加快。随着活塞加速朝右运动，高压存储器17流入油液并且系统压力Pd增长。当Pd升高到一定值时，先导锥阀13打开，油通过油道a5流回油箱。换向阀中心孔a1，阻尼中心孔a4，油腔5，油

5、通路a8，阻尼孔a9以及压力油油道a7，a6，a2都在锥阀底座上面。这是由于阻尼孔a4决定了换向阀芯左阀室、右阀室之间的油的压力差。当正向的力所造成的压差超过定向力气门弹簧产生的力，阀芯朝右室方向移动，然后第2和第3方向阀连接，然后活塞开始减速返回或影响行程。此时，一部分油液通过油道a2和a3从活塞前腔流回到油腔，其他的流回到油箱。同时，活塞作加速朝左运动，系统压力逐渐减小。当系统压力降低到一定值得时候，先导锥阀关闭。在定向阀复位弹簧的作用下进入返回行程，并在同样的工作条件下进行循环 1-5 。3.符号含义及参考值符号含义及参考值的确定根据新型换向阀的结构尺寸和工作条件所确定见附录。

6、4数学模型的建立在工作原理基础上，系统压力增加到预先设定的先导阀的压力值时，换向阀在返回行程中改变方向。当系统压力下降到预先设定的先导阀压力值时，换向阀在冲击行程中改变方向。在这种情况下，该调压先导阀弹簧的预紧力是一定的，返回时间和冲击时间直接被系统液压冲击能量冲击器是否能正常工作或不工作 的冲击压力P1所决定。因此，为了研究换向阀门的动态性能，我们把一个方波信号植入该系统，使系统的压力从零增加到预先设定的先导阀的压力值然后从设定的压力值下降到零，这样的一个循环时间记为周期T。这里，定向阀芯和先导阀芯及流动连续性存在着力平衡关系，当油经换向阀和先导阀时这时这是主要被考虑的。阀门的重力和库仑摩擦

7、被忽略使问题变的简化。该换向阀的动态过程仅考虑方向节流效应不考虑传统的方向阀孔的节流作用。根据图1和3的特性，建立了非线性数学模型为 6 1）方向阀孔的流量连续性方程： （1）2）方向阀后阀室的流动连续性方程 （2）3）先导阀的流量连续性方程： （3）4）方向阀的力平衡方程： （4）5）先导阀的力平衡方程： （5）通过数学模型以上五个方程的形式基本描述了各分配阀的动态特性。先导阀稳态流体动力系数的定义是。 先导阀的瞬时状态流体动力系数的定义是。该换向阀阻尼孔流体阻力的定义是。该先导阀阻尼孔流体阻力的定义是。在先导阀口流出系数的定义是。假设：定义：替代方程（1）-（5），可以得到下面的状态方程：

8、5 仿真结果及分析将一个方波阶梯流量信号输入分配阀。在先导阀中系统压力会动态地从零上升到设定压力值，然后系统压力降低，一个周期t后从设定的压力降为零。 先导阀和换向阀的实际位移响应如图4所示。响应由三部分组成，第一部分积极的阶跃响应阶段，第二部分是稳定过度的阶段和第三部分是负阶跃响应阶段。在积极的阶跃响应阶段，是先导阀打开时或换向阀改变方向的延迟时间，是当先导阀打开或换向阀改变方向的高峰时间，是先导阀打开或换向阀改变方向的过渡时间。在负阶跃响应的区域，是当先导阀关闭或换向阀复位的延迟时间，是当先导阀关闭或换向阀复位的高峰时间，是先导阀关闭或换向阀复位的过渡时 7 。在负阶跃响应过程，先导阀芯得

9、到先导阀座的机械限制和换向阀的换向阀芯体的机械限制。因此，超调现象不会出现，可能只出现一个或两个小的不影响分配阀的特性反弹波。因此，我们只研究的是积极响应阶段。换言之，我们研究的是在返回行程中先导阀打开或换向阀改变方向的的动态特性。仿真结果如下图4该阀的阶跃响应曲线。（1）在设定不同的压力值和同步流量情况下的阀的动态特性。图5（a）和（b）显示动态响应曲线的设定压力P *为 11 MPa和15MPa，初始油压力P0 为0.8 MPa，同步流量Q 40Lmin，结论如下：（a）在同样的结构参数条件下阀是稳定的。压力值的稳定性和换向阀芯位移的X1是好的。先导阀的振荡是

10、收敛的。振幅随设定压力值的降低而增加。当p为11 MPa，振幅趋于相等。从该点动态特性这表明；远离设计工况条件下，各个阀工作的性能会退化，。（b）减小P1的峰值与降低设定压力值，但超调量P1几乎是恒定的，显示了超调压力与不稳态压力没有一点关系。（c）当前参数下，P1 是 12 MPa,高峰时间是0.003到0.004，过渡过程的时间是约0.03，这表明该阀的时域动态质量指标是令人满意的。（2）在设定相同的压力值，同步流量和不同的初始条件下的动态特征。图5仿真曲线一图6（a）和（b）显示动态响应曲线在初始状态机油压力P0分别为0.2 MPa和0.6 MPa，设定压力P *为1

11、4 MPa，台阶流动Q为40升/分。图6中，在图6那是显而易见的定无论初始条件阀都是稳定的，过度的调整压力P1不随初始条件而改变， P1峰值上升时间基本上不随初始条件的变化而变化。 （3）在设定相同的压力值和不同阶流的条件下的动态特性。入口的压力油的响应曲线（图7（a）-（c），压力P *为15 MPa和台阶流动Q为40，25，15升/分钟。通过比较，得出如下结论：（a）压力超调P1明显被同步流量所影响。较小的溢出，较小的超调量。（b）压力上升时间，峰值时间和过渡时间的增加伴随着溢流量的减少。（c）溢出量在一定范围内变化时几乎影响着阀门的稳定性。（4）换向阀芯阻尼孔对各个分配阀动态特

12、性的影响。图8所示的曲线（A），（C）当方向阀的阻尼孔的直径分别为0.15（图曲线厚度）0.12厘米（中等厚度曲线）且0.10厘米（薄曲线）厘米的条件下时，先导阀芯和换向阀芯位移的方向特性曲线，初始压力为0.8 MPa，设定压力值为15 MPa和流量流动Q为40升/分。图6仿真曲线二 图7 仿真曲线三图8显示了：（a）当d1缩小时，d1对额外的压力影响很大。较小的d1，较大的P1，当d1缩小响应会变慢。（b）当d1在小范围内变化时，它不会明显影响阀门的稳定性。当d1缩小，先导阀芯关闭很长一段时间。如果适当地增加的d1，p1会降低和稳定不会变得更糟糕。图8仿真曲线四 图9五仿真曲线（5）先导阀座

13、阻尼孔的变化。图9所示的曲线（a），（c）是入口的油压特性曲线，先导阀芯和换位阀芯位移方向的情况下，初始油压力为0.8 MPa，当先导阀的阻尼孔的直径分别为0.15，0.12和0.10厘米时，设定压力值为15 MPa和同步流体流量Q为40升/分钟。图9中，d2对阀的动态特性的是一个明显明确定的影响。当d2减小到0.10厘米，几乎不会出现振荡现象。然而，P1会相应地增加，压力峰值的时间也会有一点点的增加。上面的讨论表明，D1和D2不仅影响阀的动态特性，但也有一定的匹配。选择合理的D1和D2，更小的超调压力可以得到和先导阀芯不出现振荡。图10显示了理想时候的阀的动态特性，d1是 

14、0;0.1厘米，d2是0.10厘米，其他条件相同如图8和图9。图10仿真曲线六（6）管道刚度对阀动态特性的影响管道的刚度取决于流体和管道的弹性模量。当流体模量E 1.2×108 N /平方米，9×109 N /平方米，7×109 N /平方米，泵和分配阀之间的管道是灵活的，CC流体电容分别为0.067，0.114和0.199。图11所示的曲线（a），（c）分别为进油压力响应曲线，先导阀芯和换向阀芯位移方向的情况下，初始油压力P0为0.8 MPa，设定的压力值P * 15 MPa和同步流量流动Q为40升/分钟时，CC分别为0.067，0.144和0.199

15、。仿真结果表明：（a）伴随着C的增加，先导阀的振动振幅下降。过度的压力P1急剧调整但过渡时间变长，这是由流体电容增加后管的刚度下降造成的。（b）柔性管可以吸收冲击波，但用软管将减少阀的灵敏度，并在实际应用时必须认真考虑。（7）弹簧刚度对阀门动态特性的影响。数字仿真结果表明：（a）换向阀平衡弹簧刚度对阀的动态特性有一定的影响。因此，的选择主要是根据静态性能要求（恒定精度）。（b）先导阀的平衡弹簧刚度对阀的动态特性有一定的影响。随着下降，稳定性会差一点。因此，增加的可以更好的提高先导阀的稳定性，但效果比通过减少阻尼孔的直径而影响先导阀不是很明显。此外，从提高静态性能的要求，应减少，以提高调节精度。

16、因此，静态性能是选择的主要依据。过度的调整压力P1，峰值时间和过渡过程时间变化的参数根据在图12和图14仿真结果中表现出来的。在图12中显示，P1增加伴随着d1和d2下降。在图13中显示，峰值时间的减小伴随d1的增加；，当d1增大到某一值时，变化缓慢，然后d1略有增加；峰值时间减少伴随着d1增加，当d1是0.001，是最小的；当d1继续增加，将增加。在图14中，峰值时间的变化趋势伴随d2与d1相同，但变化慢一点。 图11 仿真曲线七图12 d1和d2的变化对P1的影响图13 d1的变化对反应时间的影响。图14 d2的变化对反应时间的影响。6.结论通过以上分析，得出如下结论：（1）当换向阀阻尼孔

17、直径减小时，压力超调量和峰值时间会增加。（2）当设置的压力P变化和该换向阀质量和换向阀芯右室容积V上升对动态特征影响不大。（3）管道容积对换向阀动态特征有大的影响。（4）总结以上，过度过程各个阀的曲线显示，先导阀的振动影响换向阀的分布曲线，使分配阀振动。（5）换向阀的平衡弹簧刚度和先导阀弹簧刚度可以通过平衡阀的静特性决定。 参考文献1 G. P. Yang and C. P. Liang, “A Research on the New Hydraulic Impactor Control System,” 2010 International Conference on Measuring T

18、echnology and Mechatronics Automation, Changsha, 13-14 March 2010, pp. 291-293.2 G. P. Yang, L. H. Chen and H. Huang, “The Research of a Full Hydraulic Pressure Hydraulic Impactor with Strike Energy and Frequency Adjusted Independently,” The 6th International Conference on Fluid Power Transmission a

19、nd Control, Hangzhou, 1-5 September 2005, pp. 262-265.3 G. P. Yang, “Research of a Full Hydraulic Pressure Hydraulic Impactor with Strike Energy and Frequency Adjusted Independently,” Journal of Hunan University of Science & Technology (Natural Science Edition), Vol. 21,No. 1, 2006, pp. 25-28.4

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21、Frequency Adjusted Independently,” China Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 23,2002, pp. 2044-2047.6 G. P. Yang, “Research on Computer Simulation for a New Pilot Type Hydraulic Impactor System,” Mechanical Science and Technolgy, Vol. 25, No. 2, 2006, pp. 233-237.7 G. P. Yang, F. L. Zhu and G. J. L

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