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摘要：建立了某车辆换档品质控制阀的仿真模型,分析了反馈油孔直径、背压及弹簧刚度等因素对动态性能的影响。台架试验验证了所建模型的正确性及有效性。研究结果可为车辆换档品质控制系统的设计、改进及性能预测提供依据。
关键词：换档品质控制阀;动态特性;仿真
1 换档品质控制阀结构和工作原理
图1 为某车辆换档品质控制阀。该阀由缓冲滑阀1 和蓄压器柱塞3 组成,回位弹簧2 和缓冲弹簧4、5 分别装配在蓄压器柱塞的两侧,有一个油道与换档阀输往离合器的油路并联相通。当换档阀移动向离合器供油的同时,经油道也向缓冲阀供油。此外,缓冲滑阀顶部有一个小节流孔,把顶端油室与滑阀内腔相通。在阀的右端,有一个泄油道供溢流。背压作用在蓄压器柱塞左端,与缓冲弹簧共同作用控制缓冲过程。 （图片）
11 缓冲滑阀 21 回位弹簧 31 蓄压器柱塞 4 、51 缓冲弹簧
图1 换档品质控制阀结构图 2 建立仿真模型
假定: (1) 忽略油液的可压缩性及油道泄漏的影响。(2) 忽略阀芯所受的摩擦力。(3) 换档阀动作在瞬间完成,忽略其响应时间。利用AMESim 建立仿真模型如图2 所示,并设定相关参数,用来求解控制阀输出压力随时间的变化规律。（图片）
图2 仿真模型 采用背压pb = 0 ,缓冲滑阀反馈油孔直径Φ1. 1 ,进行控制阀动态特性计算和台架试验。仿真和台架试验结果分别如图3a 和图3b 所示。因为在建模的过程中忽略了油液的摩擦力以及泄漏等因素影响,仿真结果的充油特性变化稍快于试验结果。从压力动态特性的变化规律、充油时间等可以看出,仿真结果与实验结果吻合较好,说明所建模型的正确性和有效性。（图片）
图3 仿真分析与试验结果 3 动态特性分析
通过分析,影响动态特性的因素主要有以下几个:缓冲滑阀反馈油孔直径、作用在蓄压器柱塞右侧的背压、缓冲滑阀质量、蓄压器柱塞质量、缓冲弹簧预压力及刚度等。从仿真结果可以看出:
(1) 缓冲升压阶段的间随缓冲滑阀反馈油孔直径增大而缩短;
(2) 背压使缓冲升压阶段充油特性向上平行移动,平移的幅度与背压值对应;
(3) 缓冲滑阀质量对缓冲升压阶段时间有一定影响,质量越大,时间越长;
(4) 蓄压器柱塞质量影响缓冲升压起始时刻的压力冲击。质量越大,压力冲击越明显;
(5) 随着缓冲弹簧预压力的增加,缓冲升压阶段充油特性向上平行移动;
(6) 缓冲弹簧刚度影响缓冲升压阶段充油特性斜率、起始压力和终止压力。
4 结论
本文介绍了一种车用换档品质控制阀的工作过程,利用AMESim 软件对其动态特性及影响因素进行了分析。通过仿真计算,较为准确地了解了该阀的动态特性以及结构参数对性能的影响。
(1) 台架试验结果验证了所建仿真模型的正确和有效性,分析结果可以用于车辆换档品质控制系统的性能匹配和预测;
(2) 缓冲滑阀反馈油孔直径、缓冲弹簧刚度和背压对阀的动态特性影响较大。其中,反馈油孔直径对缓冲升压时间影响较大,对缓冲起点压力、终点压力影响不大。缓冲弹簧刚度对缓冲起点压力、终点压力及充油斜率影响较大。背压使缓冲升压阶段充油特性向上平行移动。因此,在结构允许的条件下,合理优化反馈油孔直径、缓冲弹簧刚度及预压力是保证该换档品质控制阀性能的关键因素。
参考文献:
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[2 ] 马彪, 叶明. 车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研究[J ] . 机械设计,2000(4) .
[3 ] 程钢, 刘维平, 王红岩, 王良曦. 车辆液压操纵系统动态过程的测试与仿真[J ] . 液压与气动,2004(8) .
10/21/2011
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