doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2015.09.021
Hydraulics Pneumatics & Seals/No.09.2015
盾构液压系统中插装溢流阀动态特性研究
李谦，昊向东，刘刚，陆世荣
（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）
摘要：为了研究盾构刀盘驱动系统中二通插装溢流阀的动态特性，建立了相应的数学模型，介绍了在Simulink环境下对溢流阀进行动态特性仿真分析的方法，同时讨论了如何通过改变参数来确定影响溢流阀动态特性的主要因索。仿真结果表明溢流阀主阀阻尼孔
直径、主阀上腔容积以及先导阅弹度的变化对溢流阔动态特性有较明显的影响。关键调：二通插装溢流阀；动态特性；数学模型；仿真；超调
中图分类号：TH137.5
文献标志码：A
文章编号：1008-0813(2015)09-0065-04
Researchof TransientCharacteristicsforCartridgeRelief Valve inHydraulicSystemof ShieldMachine
LI Qian, WU Xiang-dong, LIU Gang, LU Shi-rong
(SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China）
Abstract: In order to study transient characteristics of slip-in cartridge relief valve for cutter head driving system, this paper establishes the mathematical model. Also this paper introduces the method of simulation in simulink environment, At the same time, this paper discusses how to confirm primary influence factor for transient characteristics by changing parameters. The simulation result indicates that diameter of damping hole, volume of upper chamber and spring stiffiness of pilot valve have obvious influence on transient characteristics for relief valve.
Key words: slip-in cartridge relief valve; transient characteristics; mathematical model; simulation; overshoot 0引言
盾构掘进机是专用于地下隧道工程开挖的大型施工设备，刀盘是盾构的关键部件之一，刀盘驱动具有功率大、功率变化范围广的特点-。刀盘驱动液压系统一般具有高速掘进和低速掘进两种模式，将二通插装阀运用其中，可以很好地实现盾构掘进模式的切换，并能保证系统的供油流量和提供大回油通道，从而提高系统效率和安全性能4-5]。
但是二通插装溢流阀的设定值接近系统中其他部件，一且压力超调量过大，对系统其他部件即是不可忽视的冲击，很可能引起这些部件过阜损坏。所以本文建立溢流阀动态特性的数学模型，利用Simulink软件对其进行仿真，通过仿真分析出各相关参数对溢流阀
动态特性，尤其是压力超调量的影响。 1问题描述
针对实际中盾构刀盘液压系统的需求，自行设计了一款二通插装溢流阀，阅的结构篇图如图1所示。现需要对所设计的阀进行动态特性的分析，提出减小压力超调的改进方案。
基金项目：国家973课题（2012CB724308）收稿日期：2015-01-26
作者简介：李谦(1990-)，男，江苏海安人，硕士研究生，研究方向为：机电液一体化方向。
主阔套主阀芯
R.4s.5
先导阔芯
)(R2,4) 2.90
个40 g.A., le,
K2.X 43
图1二通插装溢流阀结构简图
建立溢流阀的数学模型 2
2.1工作状态的选取
本文选取高速掘进模式控制为研究对象，额定
压力为18MPa，额定流量250L/min。 2.2动态数学模型的建立
溢流阀的动态数学模型主要是基于力学受力平衡和流量连续性方程基础上建立的。
主阀芯动态受力平衡方程： P,A,=PA,+mdr
d'y
p
+k,(y+yo)+f,
(1)
+kpty p
式中p—主阀进口压力；
P—主阀芯上腔压力； A.—主阀芯下腔面积； Az——主阀芯上腔面积；
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