[发明专利]一种基于机构位移速度规划的机液节流控制阀设计方法

说明书

一种基于机构位移速度规划的机液节流控制阀设计方法，首先将给定的执行机构位移序列转化为机液节流控制阀阀芯的位移序列，然后采用数值微分求解执行机构加速度信号，建立执行机构的动力学方程；将执行机构的动力学方程与液压系统支配方程联立，求解阀芯进出口处压力数据序列；计算阀芯流量；通过阀芯的流量与进出口处压力数据序列计算阀芯面积序列，再根据阀芯位移序列得到阀芯面积随阀芯位移的变化关系曲线；最后根据阀芯面积随阀芯位移的变化关系曲线设计节流控制阀芯径向节流孔几何形状。本发明组成精简，环节少，系统可靠性高，电气系统失效后仍能正常工作，能够适用更宽的高低温使用环境。

技术领域

本发明涉及一种基于机构位移速度规划的机液节流控制阀设计方法，属于 液压元件设计领域。

背景技术

液压执行机构通常要按照规划好的位移速度关系完成动作，如在行程末端 做均减速运动以保证平稳到位停止，在运动轨迹上某点附近平稳减速，在该点 外高速运动等。以往多采用电液控制系统实现这些特定的位移速度控制。电液 控制系统具有灵活可配置的突出优点，但因其软硬件控制系统组成复杂、环节 多，对电气系统依赖性高，适应高低温极端环境性能差等问题，在如下几种应 用场合下难以满足使用要求或实现成本过高：(1)系统可靠性高、组成精简， 环节少且对行程速度控制要求较高；(2)对电气系统依赖程度低，电气系统失 效后仍能正常工作；(3)使用环境苛刻，在高低温环境下均能可靠工作。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于机构位移 速度规划的机液节流控制阀设计方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于机构位移速度规划的机液节流控制阀设计方法，包括如下步骤：

(1)根据执行机构和阀芯的运动形式确定转化机构形式，据此将给定的执 行机构位移序列{x_i}转化为机液节流控制阀阀芯的位移序列{y_i}，i为执行机构 和阀芯运动过程中的一个取样点，i＝1,2,...,n，n为大于1的自然数，n为取样点 总数；

(2)通过数值插值细化给定的执行机构位移速度规划数据或执行机构与液 压系统控制流量关系，并采用数值微分求解执行机构加速度信号，建立执行机 构的动力学方程；

(3)将执行机构的动力学方程与液压系统支配方程联立，求解阀芯进出口 处压力数据序列；

(4)如果给定位移速度规划数据，则根据执行机构的位移速度规划数据， 计算阀芯流量；如果未给定位移速度规划数据，则根据执行机构与液压系统控 制流量关系，计算阀芯流量；

(5)通过阀芯的流量与进出口处压力数据序列计算阀芯面积序列，再根据 阀芯位移序列得到阀芯面积随阀芯位移的变化关系曲线；

(6)根据阀芯面积随阀芯位移的变化关系曲线设计机液节流控制阀芯径向 节流孔几何形状。

所述步骤(1)中，根据执行机构和阀芯的运动形式确定转化机构形式的方 式如下表所示：