基于MATLAB多路閥壓力補償閥芯特性分析

邱雪

（貴州工業職業技術學院，貴陽 550008）

1 壓力補償原理

工程機械上負載敏感系統控制方式的應用越來越多，廣義上包括了負載敏感和壓力補償[1-2]，本文僅對閥后壓力補償進行分析。挖掘機多路閥有回轉、鏟斗、抖桿、動臂等6個基本執行動作，卻只有一個液壓源。而當液壓系統要求同時有2個或2個以上的動作執行時，液壓油會流向負載較輕的一個，而其他動作將會停止。壓力補償閥可

以對小負載多路閥主閥芯節流口兩端的壓差進行補償，使兩聯換向閥壓差相等，從而實現對不同負載回路的流量分配控制。由壓力補償閥消耗掉負載較低聯多余的一部分壓力。兩聯同時工作時的流量壓力分配系統如圖1所示，其中主閥芯在系統中主要起到換向節流作用，所以此處以節流閥代替。

圖1 LS系統流量壓力分配

設兩聯工作負載為F1、F2，其對應負載壓力為P1、P2，其中F1＜F2,所以P1＜P2，由梭閥選擇最大負載壓力反饋給泵，同時作用在壓力補償閥的上腔。

式中：A1、A2為換向閥閥口過流面積；QV1、QV2為流量。

2 壓力補償閥過流面積計算[3-6]

結合具體尺寸，壓力補償閥結構如圖2所示，為節約空間，由LS孔完成最高負載的比較與選取，省去了梭閥結構。該補償閥節流槽共2種：4個單U形槽，記為m=4；2個二節U形槽，記為n=2。對于單個U形槽過流面積的計算方式見文獻所述。兩節U形槽結構較為復雜，其中：a1為大U形槽的圓心x=3.5，a2為兩節U形槽的交點x=1.33，a3為小U形槽的圓心x=1.25，a4大U形槽的頂點x=1，a5小U形槽的頂點x=0。

2.1 組合面積A1的計算

1）當x1＜xa4時，此時A1完全為小U形槽結構。

圖2 壓力補償閥

3 過流面積MATLAB仿真

基于MATLAB編制相關程序[7]，得出壓力補償閥閥口開度與過流面積的關系曲線如圖3所示。

圖3 壓力補償閥過流面積曲線

由圖3可知，壓力補償閥節流槽的在交點x≈4.77 mm之前取A2面積作為過流面積，在交點之后取A1作為過流面積。由于此閥節流槽形式以U形為基礎，所有遵循U形槽的特性，交點之后，隨著閥口開度的增大，其控制輸出的流量不再變化。

4 結論

根據廠家提供的挖掘機中壓力補償閥實際尺寸，對閥口過流面積進行了數學推導，并通過仿真軟件使閥口開度與過流面積程序化，在設計時只需改變程序中某一個或幾個參數值就可以直觀看到設計是否合理，從而改變以往僅僅依靠經驗反復實驗修改尺寸，對壓力補償閥的設計具有重要的意義。

［參考文獻］

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