FD平衡阀的应用及其AMEsim模型设计

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FD平衡阀主要应用于重物下放回路中。由于 FD平衡阀的开口度只与控制压力有关，故在油缸或马达压力作用腔输人流量-定的情况下，其运动速度会保持不变，而且不受负载力变化的影响。图 1为平衡阀的结构图，在下放负载中，其工作原理为油缸背压腔中的液压油从 B口流向 A口，A口经方向阀回油箱，油缸压力作用腔的油液引向x控制口，达到控制压力时，主阀芯打开，控制阀芯 4使先导体 3离开阀座，腔8中的压力油经 A口流回油箱，与此同时，来自油口B的压力油被先导体3的纵向运动切断，于是主阀芯2释压，控制阀芯4的前端接触主阀芯2，其凸台接触阻尼阀芯 5，当控制腔 x口处的压力与弹簧9平衡时，主阀芯保持其开口度不变。

X图 l 平衡闻的结构图1 在实际回路中的使用情况如图2所示的重物提升回路原理图，其中系统压力为 16 MPa，油缸规格为 咖100/ 65-1500，油缸额定工作压力为20 MPa，提升重量为5 t，油泵为定量泵，流图 2 重物提升 回路原理 图量为 55 L/min.平衡阀为 FD型 DN16通径平衡阀，节流孔为0.3 mm。此提升装置在使用过程中成批次出现使用-段时间后油缸内泄、提升机构在无机械锁死时自动下滑的情况，后经测试液压缸上下腔的压力，其在刚开始下降阶段分别达到了上腔 14 MPa，下腔 22MPa，启动开始后恢复到上腔 4 MPa，下腔 10 MPa左右，且数台均为如此。据此判断，启动时下腔压力过高是油缸损坏的主要原因，后通过制作不同通径的阻尼孔进行试验，对油缸启动时上下腔压力进行测试得到如下表 1的结果。

收稿日期：2013-01-18作者简介：赵向宇(1980-)，男，河南洛阳人，助理工程师，本科 ，主要从事液压系统的设计与故障诊断方面的工作。

58 液压与气动 2013年第7期表 1 上下腔压力测试结果阻尼孔规格 mm 0.3 0.6 0.8 1.0上腔压力 起始值 14 7.8 6.8 5.3/MPa 运行值 4.2 4.2 4.2 3.5下腔压力 起始值 22 17.5 13.5 13/MPa 运行值 10 10 10.5 10阻尼孔规格 mm 1.2 2.0 无阻尼上腔压力 起始值 5 4 3.5/MPa 运行值 4 3.5 3.5下腔压力 起始值 l1.8 7 7/MPa 运行值 10.5 7 7在阻尼孔为 2.0 mm及无阻尼的情况下，重物下放过程中会出现抖动现象，将平衡阀阻尼孑L均改为0.8 mm之后再无出现过油缸内泄的情况。为了以后使用FD平衡阀积累经验，特在AMEsim仿真环境中用HCD库搭建了 FD平衡阀的模型，实际参数均按实物测绘所得，其 AMEsim模型如图3：图 3 FD平衡阀回路 AMEsim模型通过合理的参数设置，对其阻尼孔分别为 0.3mm、0.6 mm、0.8 mm、l0 mm、1.2 mm、2.0 mm时进行了刚启动阶段从静止到开始下降时2.5 s的仿真运算 ，其上下腔室压力时间曲线如图4和图 5所示：压力.时间曲线从上到下 阻尼孔大小依次为 0.3 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、2.0 mm，从曲线可以看到其与实际试验测得的结果很接近。

墓 L30252015l0500图 5 下腔压 力 -时间曲线2 结论FD平衡阀在设计选用时，应注意有杆腔与无杆腔的面积比不可过大，如果出现两腔面积比过大的情况，在选用平衡阀时注意对阻尼孔大小的选择。本研究中为 FD12型平衡阀搭建的AMEsim模型可以作为 FD12平衡阀的数学模型使用，在其余系统设计计算时可参照其仿真运算的结果来选择阻尼孔 ，可减少重复试验的次数，节湿发周期和成本，本模型也可作为液压件厂家改进优化 FD平衡阀时参考。