电液比例压力流量复合控制阀的特性研究
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摘要
随着我国经济的飞速发展，塑料制品在民用和工程领域的应用日趋广泛。同时也对其外观质量、性能、注塑工艺以及注塑机控制系统提出了更苛刻的要求。集压力、流量比例调节于一体的电液比例压力流量复合控制阀(简称PQ阀)以其复合程度高、控制性能好、节能等特点在注塑机液压控制系统中得到了日益广泛的应用。本文在综合了目前国内外各种PQ阀技术现状的基础上，分析研究了由浙江大学研制的BYL系列PQ阀的静、动态性能，并结合仿真和试验研究，提出了改善PQ阀静动态性能的机理和有效措施，为今后实际工程应用和系列扩展设计提供了很好的理论依据。
第一章阐述了论文的选题背景和意义，包括注塑机液压控制系统的概况和国内外PQ阀的发展与技术现状。
第二章通过对PQ阀内部结构原理、液压半桥控制原理、级间反馈等原理的分析，阐明了PQ阀系统的工作原理。
第三章通过建立PQ阀的稳态数学模型，分析研究了PQ阀内部结构参数和液压参数对其稳态特性的影响趋势。
第四章通过建立PQ阀的动态数学模型和阀的传递函数，从理论上定性地分析研究了BYLPQ阀有关结构参数和液压参数对其动态特性的影响趋势。
第五章在理论分析的基础上，利用专用的“DSH液压动态仿真软件”对PQ阀在不同工况和参数条件下的动态特性进行了数值仿真，其仿真结果验证了理论分析的正确性。
第六章在理论分析和仿真结果的基础上，进行了PQ阀在不同工况和参数条件下的静、动态特性的试验研究。试验结果和仿真结果吻合，并得到了该PQ阀的一组综合静、动态性能的最佳结构参数和液压参数。
第七章对论文的研究工作和研究成果进行了简要总结，并对今后工作提出了展望和设想。
With the rapid growth of China's economy, plastics products are being used widely ranging from civil area to industrial area. As the demand for their high quality and good outline is increasing, the hydraulic control system of molding machine must be able to offer accurate pressure and flow control at the same time to its injection system. The proportional pressure/flow hybrid valve (PQ valve),which adjusts pressure and flow rate simultaneously, is increasingly adopted for the hydraulic control system in molding machine, due to its advantages of high integration degree, stable and energy-saving performance. Based on the analysis of various types of PQ valve, this paper investigates the control performance of the BYL 16 series valve, including the static and dynamic characteristics.
Chapter 1 gives an overview of the background and significance of the research theme, including the general situation of the hydraulic system in molding machine. The development of PQ valve has been introduced in detail as well.
By studying structural principle of BYL PQ valve, its work principle is introduced in Chapter 2.
Chapter 3 analyzes the static performance of BYL PQ valve by building its static model, and studies the disturbing ingredient that affects the static performance of PQ valve.
Chapter 4 studies PQ valve's dynamic performance by building its dynamic model mainly based on its force balance and flow continuation. It offers the theoretical base and direction for further research.
In chapter 5, based on theoretical analysis of PQ valve's dynamic performance, digital simulation has been done by using hydraulic dynamic simulation software DSH(digital simulation for hydraulic). It validates the legitimacy of theoretical analysis.
In Chapter 6, the PQ valve's static and dynamic performance is studied through experiment. Resorting to the means of simulation and experiment, the comparatively proper parameters for the PQ valve system are obtained.
The last chapter is the summary of this paper and the prospect for the future work.
第一章阐述了论文的选题背景和意义，包括注塑机液压控制系统的概况和国内外PQ阀的发展与技术现状。
第二章通过对PQ阀内部结构原理、液压半桥控制原理、级间反馈等原理的分析，阐明了PQ阀系统的工作原理。
第三章通过建立PQ阀的稳态数学模型，分析研究了PQ阀内部结构参数和液压参数对其稳态特性的影响趋势。
第四章通过建立PQ阀的动态数学模型和阀的传递函数，从理论上定性地分析研究了BYLPQ阀有关结构参数和液压参数对其动态特性的影响趋势。
第五章在理论分析的基础上，利用专用的“DSH液压动态仿真软件”对PQ阀在不同工况和参数条件下的动态特性进行了数值仿真，其仿真结果验证了理论分析的正确性。
第六章在理论分析和仿真结果的基础上，进行了PQ阀在不同工况和参数条件下的静、动态特性的试验研究。试验结果和仿真结果吻合，并得到了该PQ阀的一组综合静、动态性能的最佳结构参数和液压参数。
第七章对论文的研究工作和研究成果进行了简要总结，并对今后工作提出了展望和设想。
With the rapid growth of China's economy, plastics products are being used widely ranging from civil area to industrial area. As the demand for their high quality and good outline is increasing, the hydraulic control system of molding machine must be able to offer accurate pressure and flow control at the same time to its injection system. The proportional pressure/flow hybrid valve (PQ valve),which adjusts pressure and flow rate simultaneously, is increasingly adopted for the hydraulic control system in molding machine, due to its advantages of high integration degree, stable and energy-saving performance. Based on the analysis of various types of PQ valve, this paper investigates the control performance of the BYL 16 series valve, including the static and dynamic characteristics.
Chapter 1 gives an overview of the background and significance of the research theme, including the general situation of the hydraulic system in molding machine. The development of PQ valve has been introduced in detail as well.
By studying structural principle of BYL PQ valve, its work principle is introduced in Chapter 2.
Chapter 3 analyzes the static performance of BYL PQ valve by building its static model, and studies the disturbing ingredient that affects the static performance of PQ valve.
Chapter 4 studies PQ valve's dynamic performance by building its dynamic model mainly based on its force balance and flow continuation. It offers the theoretical base and direction for further research.
In chapter 5, based on theoretical analysis of PQ valve's dynamic performance, digital simulation has been done by using hydraulic dynamic simulation software DSH(digital simulation for hydraulic). It validates the legitimacy of theoretical analysis.
In Chapter 6, the PQ valve's static and dynamic performance is studied through experiment. Resorting to the means of simulation and experiment, the comparatively proper parameters for the PQ valve system are obtained.
The last chapter is the summary of this paper and the prospect for the future work.
引文
[1]路甬祥 胡大 编著：《电液比例控制技术》机械工业出版社 1988年11月第一版
[2]吴根茂 邱敏秀 王庆丰 等编著：《实用电液比例技术》 浙江大学出版社 1993年9月第一版
[3]宋鸿尧 丁忠尧 等编：《液压阀设计与计算》机械工业出版社 1979年第一版
[4]杨文华 编著：《液控原理》学术书刊出版社 1990年8月第一版
[5]潭尹耕 编著：《液压实验设备与测试技术》北京理工大学出版社 1989年12第一版
[6]段长宝 编：《测试技术》国防工业出版社 1984年6月第一版
[7]LYB-G16电液比例三通调速阀的设计与仿真 浙江大学机械电子控制工程研究所资料
[8]骆涵秀等：《机电控制》 浙江大学出版社，1993年
[9]章宏甲 黄谊 编：《液压传动》机械工业出版社 1995年
[10]林建亚 何存兴：《液压元件》 机械工业出版社 1988
[11]郁凯元：《节流调节式电液压力控制器件特性优化研究》 浙江大学博士学位论文 1988．4
[12]带可选背压切换功能的NG10三通比例PQ阀 BOSCH公司产品说明书
[13]陈家素 张治宇：数字式比例压力流量复合阀及其应用 《液压与气动》1997年第2期
[14]VICKERSPQ 系列压力和流量控制阀 VICKERS公司产品说明书
[15]郑钧宜 彭文辉：液压仿真中病态问题的一种快速求解方法《机床与液压》1996年第5期
[16)刘冀民：溢流阀泄露量对其静动态特性影响的实验研究《机床与液压》1998年第4期
[17]芮德宇：液压传动系统中压力损失的探讨《机床与液压》1998年第3期
[18]马胜钢：插装溢流阀先导阻尼网络各孔径最佳匹配的研究《机床与液压》1995年第5期
[19]邱敏秀 路甬祥等：直动式电反馈比例方向阀的研究和探讨《机床与液压》1989年第6期
[20]DYBL——25电液比例控制节流阀基型实验报告 浙江大学流体传动及控制研究室 1982.10
[21]张宜华：《精通MATLAB5》 清华大学出版社1999年6月
[22]柳承茂：《MATLAB5.X》 科学出版社 1999年10月
[23]陈怀琛：《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》 西安电子科技大学出版社2000年1月
[24]张煜《从节能看美国注塑机设计的进展》 《机械开发》1993(1)
[25]陈雨洪、张雪梅《电液比例元件及系统在注塑机上的应用》 《机床与液压》1992(4)
[26]林晖 卢华杰《高性能电液比例压力流量复合阀在注塑机中的应用和维护》 《液压与气动》2001(4)
[27]《国际注塑机的发展趋势》 《上海塑料》2001(1)
[28]王兴天 《国内注塑机发展概述》 《塑料科技》2000 (2)
[29]窦基海 《国产注塑机的改造》 《电动工具》1994(4)
[30]徐正源、饶利滨 《浅谈我国塑料机械行业概况及发展方向》 《塑料加工》1995 23(3)
[31]杨惠娣 《日本注塑机的历史现状和发展》 《国外塑料》1990 8(3)
[32]李家琳 《我国塑料注射成型机现状》 《塑料》 1993 22(1)
[33]向明、刘庆和 《现代注塑机电液控制技术》 《机床与液压》1997(3)
[34]利平、张秀敏 《注塑机的电液比例控制系统》 《国外塑料》1996 14(1)
[35]沙道航、杨华勇 《注塑机液压系统的节能》 《中国塑料》1997 11(4)
[36]柳波、衣红 《注塑机液压系统优化设计研究》 《机床也液压》2001(1)
[37]钱泓《注塑机液压控制系统的发展—电液比例控制技术在注塑机中的应用》 《轻工机械》1999(1)
[39]王政峰 《注塑成型设备的发展近况》 《宁夏科技》1999(2)
[40]王志新、葛宜远 《注塑机电液比例控制的应用研究》 《华东工业大学学报》1996 18(1)
[41]阮健、裴翔 《2D数字式P-Q阀》 《液压气动与密封》1999(3)
[42]王渝、肖凯鸣 《电液控制元件性能检测系统》 《北京理工大学学报》1997 13(3)
[43]阮健、裴翔 《新型数字式流量—压力复合阀：数字阀系列报告之二》 《浙江工业大学学报》1999 27(2)
[44]张光函，曹立斌 《Q-F5 型高压微流量阀稳态特性研究》 《成都科技大学学报》1993(3)
[45]朱建安、郭培红 《二通插装式电反馈比例流量阀特性研究》 《焦作工学院学报》1998 17(1)
[46]李宝仁、张庆先 《电-气比例流量阀特性分析与研究》《机床与液压》2000(3)
[47]老国鎏 《国内外流量阀结构分析》 《机床与液压》1994(4)
[48]童时中 《简易流量控制阀》 《机械制造与自动化》1991(2)
[49]裴忠才、单伟 《零开口流量阀在电液负载仿真中的应用》 《机械工程师》1997(5)
[50]戴骏豪、徐炳辉 《数字式流量阀的研制》 《液压工业》 1990(2)
[51]马鹏飞、王彩琴 《数字式液压流量阀的特性仿真》 《机械科学与技术》1998 17(2)
[52]马鹏飞 《数字式液压流量阀设计研究》 《建筑机械》1998(9)
[53]王洁、陈先惠 《同轴式电液比例流量阀动态特性》 《沈阳工业大学学报》2000 22(3)
[54]宋德玉、魏建华 《新型电液比例精密流量阀的结构及特性》 《河北建筑科技学院学报》1999 16(2)
[55]康煜华、胡燕平 《G型PAI桥溢流阀动态特性研究》 《湘潭矿业学院学报》2000年9月
[56]胡燕平、赵铁军 《G型PAI桥溢流阀性能研究》 《机床也液压》1999第4期
[57]胡燕平、魏建华、吴根茂、邱敏秀 《PAI桥液阻网络与PAI桥溢流阀性能研究》 《机械工程学报》1999年4月
[58]高钦和 《DSH 仿真模型的计算机生成》 《机床与液压》1999第5期
[59]卢向伟 《DSH 仿真软件模型库的扩建》 《机床与液压》2000年第5期
[60]贺尚红、阮红兵、颜荣庆 《液压仿真技术的新进展》
[61]陈鹰、谢英俊、徐立 《液压仿真技术新进展》 《液压与气动》1997年第1期
[62]郁凯元、黄泳 《液压动态仿真软件DSH的改进》 《液压与气动》2000年第1期
[63]王勇、张勇 《液压仿真软件的研究进展》 《系统仿真学报》1998年10月
[64]郁凯元、黄泳 《液压系统的动态仿真软件 DSH 与电子表格软件的接口》 《机床与液压》2000年第1期
[65]李傅 《液压系统动态仿真软件及其应用》 《轻工机械》1992年第1期
[66)于平《液压系统快速动态仿真程序FDSH》《组合机床与自动化技术》1990第6期
[67]陈鹰、徐立 《液压仿真精度研究》 《机床与液压》1993年第4期
[68]黄敏、赵静一、吴晓明 《二通插装阀系统动态特性的仿真与研究》 《液压气动与密封》2001年2月
[69]石红雁、许纯新、付连宇 《基于 SIMULINK 的液压系统动态仿真》 《农业机械学报》2000年9月
[70]高钦和 《利用SIMULINK实现液压系统动态仿真》 《电子技术与应用》1990第9期
[71]王大江、温济全 《面向对象的液压系统仿真CAI软件的开发》 《机床与液压》2000第4期
[72]袁霞、赵喜荣、邓巨峰、孙政策《面向原理图的通用动态仿真软件的应用》
[73]《动态阻尼器设计及仿真分析》
[74]蒋晓夏、刘庆和 《数字式溢流阀的研究》 《液压与气动》1991第2期
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[77]马胜刚、马胜天《液压系统动态仿真工作中的优化方法》《郑州工学院学报》1995年12月
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[84]《塑机简介》资料室资料
[85]朱善安、曾源、路甬祥：“塑料注射机注射及保压过程分析与控制”浙江大学学报 1988 79～85
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[89]余纪纲：从BOSCH电液控制系统看国外技术发展方向《液压与气动》1997年第6期
[90]杨尔庄：我国液压气动技术现状及展望《液压与气动》1998年第6期
[91]Prof. Lu Yuanzhang PROGRESS OF FLUID POWER IN CHINA ICFP
[92]李运华 史维祥：流体动力技术的现状与发展《机床与液压》1994年第4期
[93]张友根：注塑机节能技术的研究(一)《塑料译丛》1985年第4期
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[96]黄志坚：XS-ZY-1000A型注塑机电液系统的改进《轻工机械》1998年第3期
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[101]Ko jian Jin Yoxian Zhao Rongsheng: A NEW KIND OF DIGITAL PRESSURE COMPENSATED FLOW CONTROL VALVE (ICFP)
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[105]BYL型PQ阀资料
[106]李辉《16通径新型电液比例压力、流量阀的设计与仿真》浙江大学本科生毕业设计 1999
[107]吴昊《25通径新型比例压力流量阀的设计与仿真》浙江大学本科生毕业设计 1999
[2]吴根茂 邱敏秀 王庆丰 等编著：《实用电液比例技术》 浙江大学出版社 1993年9月第一版
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[68]黄敏、赵静一、吴晓明 《二通插装阀系统动态特性的仿真与研究》 《液压气动与密封》2001年2月
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[70]高钦和 《利用SIMULINK实现液压系统动态仿真》 《电子技术与应用》1990第9期
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[78]郑笑红《液压系统动态特性数字仿真》《华北矿业高等专科学校学报》2000年12月
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