基于MATLAB多路阀压力补偿阀芯特性分析

邱雪

（贵州工业职业技术学院，贵阳 550008）

1 压力补偿原理

工程机械上负载敏感系统控制方式的应用越来越多，广义上包括了负载敏感和压力补偿[1-2]，本文仅对阀后压力补偿进行分析。挖掘机多路阀有回转、铲斗、抖杆、动臂等6个基本执行动作，却只有一个液压源。而当液压系统要求同时有2个或2个以上的动作执行时，液压油会流向负载较轻的一个，而其他动作将会停止。压力补偿阀可

以对小负载多路阀主阀芯节流口两端的压差进行补偿，使两联换向阀压差相等，从而实现对不同负载回路的流量分配控制。由压力补偿阀消耗掉负载较低联多余的一部分压力。两联同时工作时的流量压力分配系统如图1所示，其中主阀芯在系统中主要起到换向节流作用，所以此处以节流阀代替。

图1 LS系统流量压力分配

设两联工作负载为F1、F2，其对应负载压力为P1、P2，其中F1＜F2,所以P1＜P2，由梭阀选择最大负载压力反馈给泵，同时作用在压力补偿阀的上腔。

式中：A1、A2为换向阀阀口过流面积；QV1、QV2为流量。

2 压力补偿阀过流面积计算[3-6]

结合具体尺寸，压力补偿阀结构如图2所示，为节约空间，由LS孔完成最高负载的比较与选取，省去了梭阀结构。该补偿阀节流槽共2种：4个单U形槽，记为m=4；2个二节U形槽，记为n=2。对于单个U形槽过流面积的计算方式见文献所述。两节U形槽结构较为复杂，其中：a1为大U形槽的圆心x=3.5，a2为两节U形槽的交点x=1.33，a3为小U形槽的圆心x=1.25，a4大U形槽的顶点x=1，a5小U形槽的顶点x=0。

2.1 组合面积A1的计算

1）当x1＜xa4时，此时A1完全为小U形槽结构。

图2 压力补偿阀

3 过流面积MATLAB仿真

基于MATLAB编制相关程序[7]，得出压力补偿阀阀口开度与过流面积的关系曲线如图3所示。

图3 压力补偿阀过流面积曲线

由图3可知，压力补偿阀节流槽的在交点x≈4.77 mm之前取A2面积作为过流面积，在交点之后取A1作为过流面积。由于此阀节流槽形式以U形为基础，所有遵循U形槽的特性，交点之后，随着阀口开度的增大，其控制输出的流量不再变化。

4 结论

根据厂家提供的挖掘机中压力补偿阀实际尺寸，对阀口过流面积进行了数学推导，并通过仿真软件使阀口开度与过流面积程序化，在设计时只需改变程序中某一个或几个参数值就可以直观看到设计是否合理，从而改变以往仅仅依靠经验反复实验修改尺寸，对压力补偿阀的设计具有重要的意义。

［参考文献］

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[7] 张志涌,徐彦琴.MATLAB教程-基于6.x版本[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.