电控变速阀设计及仿真研究

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Design and Simulation Study of Electronicaly Controlled Variable Speed ValvesJIANG You-shan， JIN Ke， LI Xiao-xiang， ZHAO Jian-jun， WEI Hai-yun(Shantui Construction Machinery Co.，Ltd.，Jining Shandong 272023，China)Abstract：A kind O electronicaly controlled variable speed valve for construction machinery is introduced.The simulationoptimization of its preliminary structure using SimlationX software is determined，a variable speed system simulation model isestablished，and the pressure change curve of the clutch at each shift is given.The change curve is basicaly consistent withtheoretical requirements，which can provide certain theoretical basis for the trial production of electronically controUedvariable speed valve。

Key wordselectronic control；variable speed valve；Simulation X：simulationSimulationX作为-种新型的高级建模和仿真软件，可以在统-的平台上实现多学科领域的建模和仿真，建模采用的Modelica语言通用性强，采用基本元素组合建纳以使用户把主要精力用于物理系统本身的设计，避免了大量的数学计算和程序编写。该软件支持基本元素和元件级、方块图级、数学方程式级的建模方式，不同用户可以根据各自习惯选择相应的建模方式 。

目前，推土机主要靠变速箱实现牵引力和行驶速度的变换。对于依靠人力换档的变速箱，换档过程的平稳性主要由驾驶员的操纵动作来控制；对于依靠动力换档的变速箱，则主要由液压操纵系统来控制。为改善推土机的操控性，大多采用动力换档变速箱。变速阀作为变速液压系统中控制动力换档变速箱的关键零部件，其可靠性、操控性和稳定性对推土机整机运行均起着至关重要的作用。为进-步提高整机性能，尤其是变速操控性，降低操纵力，应进-步优化设计电控变速收稿日期：2013-01-05阀。包括电控变速阀在内的变速液压系统在研制过程中耗时多、耗资大，因此，结合 SimulationX软件特点，进行电控变速阀仿真设计和优化，这对节省成本，缩短研发周期，提高设计水平等均具有重要意义。

1 新型电控变速阀的结构和工作原理本文所述的电控变速阀包括快回阀、调压阀、减压阀以及 5个直动式电磁阀，直动式电控变速阀外形如图 1所示。

6图 1 直动式电控变速阀外形结构图30 林 业 机 械 与 木 工 设 备 第4l卷图 1中，1、2、3、4、5分别为控制各个档位离合器油路通断的直动式电磁阀；6为集成阀块。集成阀块内的调压阀和快回阀具有压力调节及溢流功能。在转换档位过程中，能够使离合器油压逐渐上升，避免推土机在作业过程中产生冲击，提高了动力传递系统的使用寿命，而且操作轻便舒适；集成阀块内的减压阀能够把通往 1档离合器的油压减到 1.25MPa。直动式电磁阀可根据电信号的通断来控制通往各个档位离合器主油路的通断，这样可有效实现推土机换档功能，操作过程简单轻松。

变速液压系统原理如图 2所示。在推土机操作过程中，1号电磁插装阀(前进档)按钮与2号电磁插装阀(后退档)按钮互为联锁 ；3号电磁插装阀(3档 )按钮 、4号电磁插装阀(2档)按钮与5号电磁插装阀(1档)按钮互为联锁。从而可保证推土机前进档和后退档与 1档、2档、3档之间的任意组合，有效地实现了推土机的换档功能。

图 2 变速液压 系统原理 图2 电控变速阀建模及参数设置采用 SimulationX软件建模时，首先要分析确定系统中独立运动的部件；其次要确定各独立运动部件的压力作用区域以及各独立运动部件的过流面积；最后根据实际结构搭建模型。本文模型的搭建主要是依据以上原则进行，下面以某推土机前进 1档为例构建模型，其他档位建纳参考前进 1档进行。构建好的调压部分模型如图3所示，1档离合器模型如图4所示，前进档离合器模型如图5所示，整个系统模型如图6所示，主要参数设置见表 1。

3 电控变速阀仿真结果运行仿真后，调压部分压力曲线如图7所示，前进档离合器压力曲线如图8所示，1档离合器压力曲线如图 3 调压部分模型图4 1档离合器模型图5 前进档离合器模型图6 系统模型