外文翻譯譯稿

1、學(xué)號(hào)： 10406106 常 州 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯（ 2014 屆）外文題目 Dynamic Performance Research on Reversing Valve of Hydraulic Breaker 譯文題目 液壓斷路器換向閥的動(dòng)態(tài)性能研究 外文出處 World Journal of Mechanics 學(xué) 生 白燾 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)制101 校內(nèi)指導(dǎo)教師 坎標(biāo) 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二一四年三月液壓斷路器換向閥的動(dòng)態(tài)性能研究摘要:介紹了一種新型液壓斷路器換向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，采用非線性數(shù)學(xué)模型和仿真模擬構(gòu)建了該

2、新型換向閥的模型。我們用動(dòng)態(tài)仿真的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)新型換向閥工作性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的、深入的研究,得到了各換向閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為新一代液壓斷路器換向閥的創(chuàng)新與制造提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：液壓斷路器；換向閥；動(dòng)態(tài)特性；非線性數(shù)學(xué)模型；計(jì)算機(jī)模擬;1.簡(jiǎn)介液壓斷路器在建筑領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，如道路、土木工程、港口、礦山等。斷路器液壓工作原理是利用帕斯卡定律，讓高壓油和氮?dú)怛?qū)動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，撞擊桿通過(guò)沖擊力傳遞到工作目標(biāo)。對(duì)于目前的撞擊，沖擊能量和頻率不能達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)整。在近年來(lái)，通過(guò)了系統(tǒng)而深入的研究，一個(gè)參數(shù)可以不斷調(diào)整的液壓斷路器在不斷的開(kāi)發(fā)進(jìn)行中1-10。在本文中，作者對(duì)液壓斷路器換向閥的控制進(jìn)

3、行了計(jì)算機(jī)仿真研究。2新型換向閥結(jié)構(gòu)及工作原理2.1該新型換向閥結(jié)構(gòu)新型換向閥是一個(gè)綜合的控制閥（圖1和圖3），由先導(dǎo)閥和方向控制閥組合而成。新型換向閥主要由方向控制閥核心3，阻尼4，彈簧5，先導(dǎo)閥核心13，彈簧12，底座14組成。該新型換向閥的實(shí)際照片如圖2所示。圖1該新型換向閥結(jié)構(gòu)圖2該新型換向閥圖片圖3 該新型換向操作原理圖2.2 新型換向閥的工作原理新型液壓換向閥是一個(gè)通過(guò)液壓沖擊壓力反饋來(lái)改變方向的變化機(jī)制。當(dāng)解釋到先導(dǎo)換向閥的工作原理時(shí)，活塞和高壓存儲(chǔ)器以及液壓沖擊壓力反饋?zhàn)饔帽仨毧紤]在內(nèi)。該新型換向閥的工作原理如圖3所示。如圖1和3所示，換向閥核心是在左側(cè)彈簧預(yù)壓力的作用下組裝完

4、畢的。在換向閥中，第3閥室和第4閥室連接。此時(shí)，一部分高壓油從油泵直接流入活塞后腔，另一個(gè)流動(dòng)的方向閥室5通過(guò)油道a6，然后通過(guò)閥孔流入閥室3，然后通過(guò)油道a3流入活塞前腔，使高壓油同時(shí)流到前、后室。在這一刻，P1 = P2 = Pd。A1是活塞前腔有效作用面積，A2是活塞的背腔有效作用面積。A1比A2要大，回油腔與油箱相連接，所以P1A1 > P2A2 + P0A3。 因此，在壓力差作用下，活塞返回的運(yùn)動(dòng)速度加快。隨著活塞加速朝右運(yùn)動(dòng)，高壓存儲(chǔ)器17流入油液并且系統(tǒng)壓力Pd增長(zhǎng)。當(dāng)Pd升高到一定值時(shí)，先導(dǎo)錐閥13打開(kāi)，油通過(guò)油道a5流回油箱。換向閥中心孔a1，阻尼中心孔a4，油腔5，油

5、通路a8，阻尼孔a9以及壓力油油道a7，a6，a2都在錐閥底座上面。這是由于阻尼孔a4決定了換向閥芯左閥室、右閥室之間的油的壓力差。當(dāng)正向的力所造成的壓差超過(guò)定向力氣門(mén)彈簧產(chǎn)生的力，閥芯朝右室方向移動(dòng)，然后第2和第3方向閥連接，然后活塞開(kāi)始減速返回或影響行程。此時(shí)，一部分油液通過(guò)油道a2和a3從活塞前腔流回到油腔，其他的流回到油箱。同時(shí)，活塞作加速朝左運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)壓力逐漸減小。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到一定值得時(shí)候，先導(dǎo)錐閥關(guān)閉。在定向閥復(fù)位彈簧的作用下進(jìn)入返回行程，并在同樣的工作條件下進(jìn)行循環(huán) 1-5 。3.符號(hào)含義及參考值符號(hào)含義及參考值的確定根據(jù)新型換向閥的結(jié)構(gòu)尺寸和工作條件所確定見(jiàn)附錄。

6、4數(shù)學(xué)模型的建立在工作原理基礎(chǔ)上，系統(tǒng)壓力增加到預(yù)先設(shè)定的先導(dǎo)閥的壓力值時(shí)，換向閥在返回行程中改變方向。當(dāng)系統(tǒng)壓力下降到預(yù)先設(shè)定的先導(dǎo)閥壓力值時(shí)，換向閥在沖擊行程中改變方向。在這種情況下，該調(diào)壓先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)緊力是一定的，返回時(shí)間和沖擊時(shí)間直接被系統(tǒng)液壓沖擊能量沖擊器是否能正常工作或不工作 的沖擊壓力P1所決定。因此，為了研究換向閥門(mén)的動(dòng)態(tài)性能，我們把一個(gè)方波信號(hào)植入該系統(tǒng)，使系統(tǒng)的壓力從零增加到預(yù)先設(shè)定的先導(dǎo)閥的壓力值然后從設(shè)定的壓力值下降到零，這樣的一個(gè)循環(huán)時(shí)間記為周期T。這里，定向閥芯和先導(dǎo)閥芯及流動(dòng)連續(xù)性存在著力平衡關(guān)系，當(dāng)油經(jīng)換向閥和先導(dǎo)閥時(shí)這時(shí)這是主要被考慮的。閥門(mén)的重力和庫(kù)侖摩擦

7、被忽略使問(wèn)題變的簡(jiǎn)化。該換向閥的動(dòng)態(tài)過(guò)程僅考慮方向節(jié)流效應(yīng)不考慮傳統(tǒng)的方向閥孔的節(jié)流作用。根據(jù)圖1和3的特性，建立了非線性數(shù)學(xué)模型為 6 1）方向閥孔的流量連續(xù)性方程： （1）2）方向閥后閥室的流動(dòng)連續(xù)性方程 （2）3）先導(dǎo)閥的流量連續(xù)性方程： （3）4）方向閥的力平衡方程： （4）5）先導(dǎo)閥的力平衡方程： （5）通過(guò)數(shù)學(xué)模型以上五個(gè)方程的形式基本描述了各分配閥的動(dòng)態(tài)特性。先導(dǎo)閥穩(wěn)態(tài)流體動(dòng)力系數(shù)的定義是。 先導(dǎo)閥的瞬時(shí)狀態(tài)流體動(dòng)力系數(shù)的定義是。該換向閥阻尼孔流體阻力的定義是。該先導(dǎo)閥阻尼孔流體阻力的定義是。在先導(dǎo)閥口流出系數(shù)的定義是。假設(shè)：定義：替代方程（1）-（5），可以得到下面的狀態(tài)方程：

8、5 仿真結(jié)果及分析將一個(gè)方波階梯流量信號(hào)輸入分配閥。在先導(dǎo)閥中系統(tǒng)壓力會(huì)動(dòng)態(tài)地從零上升到設(shè)定壓力值，然后系統(tǒng)壓力降低，一個(gè)周期t后從設(shè)定的壓力降為零。 先導(dǎo)閥和換向閥的實(shí)際位移響應(yīng)如圖4所示。響應(yīng)由三部分組成，第一部分積極的階躍響應(yīng)階段，第二部分是穩(wěn)定過(guò)度的階段和第三部分是負(fù)階躍響應(yīng)階段。在積極的階躍響應(yīng)階段，是先導(dǎo)閥打開(kāi)時(shí)或換向閥改變方向的延遲時(shí)間，是當(dāng)先導(dǎo)閥打開(kāi)或換向閥改變方向的高峰時(shí)間，是先導(dǎo)閥打開(kāi)或換向閥改變方向的過(guò)渡時(shí)間。在負(fù)階躍響應(yīng)的區(qū)域，是當(dāng)先導(dǎo)閥關(guān)閉或換向閥復(fù)位的延遲時(shí)間，是當(dāng)先導(dǎo)閥關(guān)閉或換向閥復(fù)位的高峰時(shí)間，是先導(dǎo)閥關(guān)閉或換向閥復(fù)位的過(guò)渡時(shí) 7 。在負(fù)階躍響應(yīng)過(guò)程，先導(dǎo)閥芯得

9、到先導(dǎo)閥座的機(jī)械限制和換向閥的換向閥芯體的機(jī)械限制。因此，超調(diào)現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)，可能只出現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)小的不影響分配閥的特性反彈波。因此，我們只研究的是積極響應(yīng)階段。換言之，我們研究的是在返回行程中先導(dǎo)閥打開(kāi)或換向閥改變方向的的動(dòng)態(tài)特性。仿真結(jié)果如下圖4該閥的階躍響應(yīng)曲線。（1）在設(shè)定不同的壓力值和同步流量情況下的閥的動(dòng)態(tài)特性。圖5（a）和（b）顯示動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線的設(shè)定壓力P *為 11 MPa和15MPa，初始油壓力P0 為0.8 MPa，同步流量Q 40Lmin，結(jié)論如下：（a）在同樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下閥是穩(wěn)定的。壓力值的穩(wěn)定性和換向閥芯位移的X1是好的。先導(dǎo)閥的振蕩是

10、收斂的。振幅隨設(shè)定壓力值的降低而增加。當(dāng)p為11 MPa，振幅趨于相等。從該點(diǎn)動(dòng)態(tài)特性這表明；遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況條件下，各個(gè)閥工作的性能會(huì)退化，。（b）減小P1的峰值與降低設(shè)定壓力值，但超調(diào)量P1幾乎是恒定的，顯示了超調(diào)壓力與不穩(wěn)態(tài)壓力沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系。（c）當(dāng)前參數(shù)下，P1 是 12 MPa,高峰時(shí)間是0.003到0.004，過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間是約0.03，這表明該閥的時(shí)域動(dòng)態(tài)質(zhì)量指標(biāo)是令人滿意的。（2）在設(shè)定相同的壓力值，同步流量和不同的初始條件下的動(dòng)態(tài)特征。圖5仿真曲線一圖6（a）和（b）顯示動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線在初始狀態(tài)機(jī)油壓力P0分別為0.2 MPa和0.6 MPa，設(shè)定壓力P *為1

11、4 MPa，臺(tái)階流動(dòng)Q為40升/分。圖6中，在圖6那是顯而易見(jiàn)的定無(wú)論初始條件閥都是穩(wěn)定的，過(guò)度的調(diào)整壓力P1不隨初始條件而改變， P1峰值上升時(shí)間基本上不隨初始條件的變化而變化。 （3）在設(shè)定相同的壓力值和不同階流的條件下的動(dòng)態(tài)特性。入口的壓力油的響應(yīng)曲線（圖7（a）-（c），壓力P *為15 MPa和臺(tái)階流動(dòng)Q為40，25，15升/分鐘。通過(guò)比較，得出如下結(jié)論：（a）壓力超調(diào)P1明顯被同步流量所影響。較小的溢出，較小的超調(diào)量。（b）壓力上升時(shí)間，峰值時(shí)間和過(guò)渡時(shí)間的增加伴隨著溢流量的減少。（c）溢出量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)幾乎影響著閥門(mén)的穩(wěn)定性。（4）換向閥芯阻尼孔對(duì)各個(gè)分配閥動(dòng)態(tài)特

12、性的影響。圖8所示的曲線（A），（C）當(dāng)方向閥的阻尼孔的直徑分別為0.15（圖曲線厚度）0.12厘米（中等厚度曲線）且0.10厘米（薄曲線）厘米的條件下時(shí)，先導(dǎo)閥芯和換向閥芯位移的方向特性曲線，初始?jí)毫?.8 MPa，設(shè)定壓力值為15 MPa和流量流動(dòng)Q為40升/分。圖6仿真曲線二 圖7 仿真曲線三圖8顯示了：（a）當(dāng)d1縮小時(shí)，d1對(duì)額外的壓力影響很大。較小的d1，較大的P1，當(dāng)d1縮小響應(yīng)會(huì)變慢。（b）當(dāng)d1在小范圍內(nèi)變化時(shí)，它不會(huì)明顯影響閥門(mén)的穩(wěn)定性。當(dāng)d1縮小，先導(dǎo)閥芯關(guān)閉很長(zhǎng)一段時(shí)間。如果適當(dāng)?shù)卦黾拥膁1，p1會(huì)降低和穩(wěn)定不會(huì)變得更糟糕。圖8仿真曲線四 圖9五仿真曲線（5）先導(dǎo)閥座

13、阻尼孔的變化。圖9所示的曲線（a），（c）是入口的油壓特性曲線，先導(dǎo)閥芯和換位閥芯位移方向的情況下，初始油壓力為0.8 MPa，當(dāng)先導(dǎo)閥的阻尼孔的直徑分別為0.15，0.12和0.10厘米時(shí)，設(shè)定壓力值為15 MPa和同步流體流量Q為40升/分鐘。圖9中，d2對(duì)閥的動(dòng)態(tài)特性的是一個(gè)明顯明確定的影響。當(dāng)d2減小到0.10厘米，幾乎不會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。然而，P1會(huì)相應(yīng)地增加，壓力峰值的時(shí)間也會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)的增加。上面的討論表明，D1和D2不僅影響閥的動(dòng)態(tài)特性，但也有一定的匹配。選擇合理的D1和D2，更小的超調(diào)壓力可以得到和先導(dǎo)閥芯不出現(xiàn)振蕩。圖10顯示了理想時(shí)候的閥的動(dòng)態(tài)特性，d1是 

14、0;0.1厘米，d2是0.10厘米，其他條件相同如圖8和圖9。圖10仿真曲線六（6）管道剛度對(duì)閥動(dòng)態(tài)特性的影響管道的剛度取決于流體和管道的彈性模量。當(dāng)流體模量E 1.2×108 N /平方米，9×109 N /平方米，7×109 N /平方米，泵和分配閥之間的管道是靈活的，CC流體電容分別為0.067，0.114和0.199。圖11所示的曲線（a），（c）分別為進(jìn)油壓力響應(yīng)曲線，先導(dǎo)閥芯和換向閥芯位移方向的情況下，初始油壓力P0為0.8 MPa，設(shè)定的壓力值P * 15 MPa和同步流量流動(dòng)Q為40升/分鐘時(shí)，CC分別為0.067，0.144和0.199

15、。仿真結(jié)果表明：（a）伴隨著C的增加，先導(dǎo)閥的振動(dòng)振幅下降。過(guò)度的壓力P1急劇調(diào)整但過(guò)渡時(shí)間變長(zhǎng)，這是由流體電容增加后管的剛度下降造成的。（b）柔性管可以吸收沖擊波，但用軟管將減少閥的靈敏度，并在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須認(rèn)真考慮。（7）彈簧剛度對(duì)閥門(mén)動(dòng)態(tài)特性的影響。數(shù)字仿真結(jié)果表明：（a）換向閥平衡彈簧剛度對(duì)閥的動(dòng)態(tài)特性有一定的影響。因此，的選擇主要是根據(jù)靜態(tài)性能要求（恒定精度）。（b）先導(dǎo)閥的平衡彈簧剛度對(duì)閥的動(dòng)態(tài)特性有一定的影響。隨著下降，穩(wěn)定性會(huì)差一點(diǎn)。因此，增加的可以更好的提高先導(dǎo)閥的穩(wěn)定性，但效果比通過(guò)減少阻尼孔的直徑而影響先導(dǎo)閥不是很明顯。此外，從提高靜態(tài)性能的要求，應(yīng)減少，以提高調(diào)節(jié)精度。

16、因此，靜態(tài)性能是選擇的主要依據(jù)。過(guò)度的調(diào)整壓力P1，峰值時(shí)間和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間變化的參數(shù)根據(jù)在圖12和圖14仿真結(jié)果中表現(xiàn)出來(lái)的。在圖12中顯示，P1增加伴隨著d1和d2下降。在圖13中顯示，峰值時(shí)間的減小伴隨d1的增加；，當(dāng)d1增大到某一值時(shí)，變化緩慢，然后d1略有增加；峰值時(shí)間減少伴隨著d1增加，當(dāng)d1是0.001，是最小的；當(dāng)d1繼續(xù)增加，將增加。在圖14中，峰值時(shí)間的變化趨勢(shì)伴隨d2與d1相同，但變化慢一點(diǎn)。 圖11 仿真曲線七圖12 d1和d2的變化對(duì)P1的影響圖13 d1的變化對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響。圖14 d2的變化對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響。6.結(jié)論通過(guò)以上分析，得出如下結(jié)論：（1）當(dāng)換向閥阻尼孔

17、直徑減小時(shí)，壓力超調(diào)量和峰值時(shí)間會(huì)增加。（2）當(dāng)設(shè)置的壓力P變化和該換向閥質(zhì)量和換向閥芯右室容積V上升對(duì)動(dòng)態(tài)特征影響不大。（3）管道容積對(duì)換向閥動(dòng)態(tài)特征有大的影響。（4）總結(jié)以上，過(guò)度過(guò)程各個(gè)閥的曲線顯示，先導(dǎo)閥的振動(dòng)影響換向閥的分布曲線，使分配閥振動(dòng)。（5）換向閥的平衡彈簧剛度和先導(dǎo)閥彈簧剛度可以通過(guò)平衡閥的靜特性決定。 參考文獻(xiàn)1 G. P. Yang and C. P. Liang, “A Research on the New Hydraulic Impactor Control System,” 2010 International Conference on Measuring T

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