[发明专利]一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法

说明书

本发明公开了一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法，利用节流效应，通过设计节流杆的切削深度来改变节流杆的截面积，在活塞运动中，伴随节流杆截面积变化来改变节流孔面积，达到调节油缸缓冲腔阻力，结合牛顿第二定律使其满足阀芯的开启规律。本发明采用气体式蓄能器进行液压油缸进油腔的供油，以气体状态方程中的气体波义耳定律为基础，计算蓄能器供油压力即进油腔压力的变化。本发明可以节约设计成本，缩短研发周期，提高经济效益，更利于在工程实际中应用。

技术领域

本发明属于液压控制领域，具体涉及一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法。

背景技术

与机械传动、电气传动相比，液压传动具有重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快、操纵控制方便等优点。液压传动一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。其被广泛的应用于众多重要领域，如机床进给、液压高空作业车、轧钢机的控制系统等。对于阀芯开启规律的实现，常采用伺服系统，但是伺服系统结构复杂、加工精度高、大量使用传感器和公共机，需要专门的技术人员进行设计，难度高，控制系统的成本至少在10万元以上，一般中小型企业难以负担。伺服系统的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力差，对工作油液的要求极高，当油液出现杂质致使元件返厂维修，而这类精密元件基本上购自国外厂商，造成维修周期长，费用高昂。伺服系统存在诸多模型不确定性，包括结构不确定性(如随环境及工况等变化的参数不确定性等)以及非结构不确定性(如未建模摩擦、未建模动态、外干扰等)，这些不确定性因素可能会严重恶化期望的控制性能，产生极限环振荡甚至使基于系统名义模型所设计的控制器不稳定。

基于节流效应控制阀的开启原理简单，开启响应快、开启规律能够得到可靠保证，其造价低。传统设计节流杆的切削深度多依赖于经验值，进行大量的试验收集开启规律的数据，然后与目标规律进行对比，再修改。此种节流杆的制作方案成本高，周期长，开启目标规律稍微改变，之前的工作将功亏一篑。不适合现在产品推出缩短周期、降低成本的产品推出要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法，以解决现有节流杆设计依靠经验加工，多次试验造成成本高、周期长的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种实现阀芯开启规律的节流杆的切削深度的计算方法，具体步骤如下：

步骤一、建立阀芯位置的数学模型，根据阀芯开启位移与时间的数据点，利用MATLAB软件中的polyfit函数将其拟合成5阶多项式：

y＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴+a₅t⁵ (1)

公式(1)即为拟合的阀芯的开启位移与时间的关系，其中y为阀芯位移；t为时间；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅均为多项式系数。

步骤二、根据牛顿第二定律，阀芯位置的运动方程为：

公式(2)中m为惯性质量；为阀芯运动加速度；p₂为液压缸进油腔压力；A₁为进油腔活塞的推力面积；p₃为液压缸缓冲腔压力；A₂为缓冲腔有效作用面积，F为阀芯的开启力；R_f摩擦阻力；其中C＝0；

此时阀芯的开启过程简化为：

步骤三、通过节流孔流入油源的流量Q₂，得：