[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)閥芯開啟規(guī)律的節(jié)流桿切削深度的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710373392.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN107269624B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樂貴高;杜堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B19/00
• 分類號(hào): F15B19/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)閥芯開啟規(guī)律的節(jié)流桿切削深度的計(jì)算方法，利用節(jié)流效應(yīng)，通過設(shè)計(jì)節(jié)流桿的切削深度來改變節(jié)流桿的截面積，在活塞運(yùn)動(dòng)中，伴隨節(jié)流桿截面積變化來改變節(jié)流孔面積，達(dá)到調(diào)節(jié)油缸緩沖腔阻力，結(jié)合牛頓第二定律使其滿足閥芯的開啟規(guī)律。本發(fā)明采用氣體式蓄能器進(jìn)行液壓油缸進(jìn)油腔的供油，以氣體狀態(tài)方程中的氣體波義耳定律為基礎(chǔ)，計(jì)算蓄能器供油壓力即進(jìn)油腔壓力的變化。本發(fā)明可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本，縮短研發(fā)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，更利于在工程實(shí)際中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液壓控制領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)閥芯開啟規(guī)律的節(jié)流桿切削深度的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快、操縱控制方便等優(yōu)點(diǎn)。液壓傳動(dòng)一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。其被廣泛的應(yīng)用于眾多重要領(lǐng)域，如機(jī)床進(jìn)給、液壓高空作業(yè)車、軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng)等。對(duì)于閥芯開啟規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，常采用伺服系統(tǒng)，但是伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高、大量使用傳感器和公共機(jī)，需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，難度高，控制系統(tǒng)的成本至少在10萬元以上，一般中小型企業(yè)難以負(fù)擔(dān)。伺服系統(tǒng)的液壓控制元件(如電液伺服閥)抗污染能力差，對(duì)工作油液的要求極高，當(dāng)油液出現(xiàn)雜質(zhì)致使元件返廠維修，而這類精密元件基本上購(gòu)自國(guó)外廠商，造成維修周期長(zhǎng)，費(fèi)用高昂。伺服系統(tǒng)存在諸多模型不確定性，包括結(jié)構(gòu)不確定性(如隨環(huán)境及工況等變化的參數(shù)不確定性等)以及非結(jié)構(gòu)不確定性(如未建模摩擦、未建模動(dòng)態(tài)、外干擾等)，這些不確定性因素可能會(huì)嚴(yán)重惡化期望的控制性能，產(chǎn)生極限環(huán)振蕩甚至使基于系統(tǒng)名義模型所設(shè)計(jì)的控制器不穩(wěn)定。

基于節(jié)流效應(yīng)控制閥的開啟原理簡(jiǎn)單，開啟響應(yīng)快、開啟規(guī)律能夠得到可靠保證，其造價(jià)低。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)流桿的切削深度多依賴于經(jīng)驗(yàn)值，進(jìn)行大量的試驗(yàn)收集開啟規(guī)律的數(shù)據(jù)，然后與目標(biāo)規(guī)律進(jìn)行對(duì)比，再修改。此種節(jié)流桿的制作方案成本高，周期長(zhǎng)，開啟目標(biāo)規(guī)律稍微改變，之前的工作將功虧一簣。不適合現(xiàn)在產(chǎn)品推出縮短周期、降低成本的產(chǎn)品推出要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)閥芯開啟規(guī)律的節(jié)流桿切削深度的計(jì)算方法，以解決現(xiàn)有節(jié)流桿設(shè)計(jì)依靠經(jīng)驗(yàn)加工，多次試驗(yàn)造成成本高、周期長(zhǎng)的問題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種實(shí)現(xiàn)閥芯開啟規(guī)律的節(jié)流桿的切削深度的計(jì)算方法，具體步驟如下：

步驟一、建立閥芯位置的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)閥芯開啟位移與時(shí)間的數(shù)據(jù)點(diǎn)，利用MATLAB軟件中的polyfit函數(shù)將其擬合成5階多項(xiàng)式：

y＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴+a₅t⁵ (1)

公式(1)即為擬合的閥芯的開啟位移與時(shí)間的關(guān)系，其中y為閥芯位移；t為時(shí)間；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅均為多項(xiàng)式系數(shù)。

步驟二、根據(jù)牛頓第二定律，閥芯位置的運(yùn)動(dòng)方程為：

公式(2)中m為慣性質(zhì)量；為閥芯運(yùn)動(dòng)加速度；p₂為液壓缸進(jìn)油腔壓力；A₁為進(jìn)油腔活塞的推力面積；p₃為液壓缸緩沖腔壓力；A₂為緩沖腔有效作用面積，F(xiàn)為閥芯的開啟力；R_f摩擦阻力；其中C＝0；

此時(shí)閥芯的開啟過程簡(jiǎn)化為：

步驟三、通過節(jié)流孔流入油源的流量Q₂，得：