趙增耀，金 開，陳文斌，劉家嫵

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

橋檢車是用于橋梁健康檢測或維護的特種工程車輛。它通過3段巨型機械臂的回轉(zhuǎn)、伸縮將工作人員和檢測設(shè)備送至橋梁底部工作范圍內(nèi)的任意位置進行橋梁檢測或維護作業(yè)［1］。

橋檢車支腿液壓回路主要作用是在工作過程中支撐橋檢車上裝負載，因此，支腿液壓回路需具有支腿下降后保持橋檢車上裝負載不下沉的作用。同時，支腿下降過程中要確保支腿油缸不會因負負載作用產(chǎn)生振蕩。針對支腿液壓回路的工作特性，增加液壓鎖閥可實現(xiàn)負載保持、防止下沉現(xiàn)象。增加單向節(jié)流閥會在支腿液壓缸的回油路上形成背壓，用于平衡負載，防止負負載作用產(chǎn)生的振蕩。現(xiàn)以橋檢車支腿液壓回路為研究對象，分析液壓鎖閥、單向節(jié)流閥工作原理及性能參數(shù)。搭建基于AMESim的液壓鎖閥、單向節(jié)流閥、支腿液壓缸、換向閥、定量泵等元件構(gòu)成的模型回路，研究液壓鎖閥、單向節(jié)流閥主要結(jié)構(gòu)性能參數(shù)對液壓支腿回路動態(tài)特性的影響，以期為同類液壓系統(tǒng)回路設(shè)計提供借鑒［1］。

1 橋檢車支腿液壓回路工作原理及特性

該支腿液壓回路如圖1所示。液壓回路具有負載保持、回油背壓可調(diào)、過載保護等功能。

當(dāng)DT1、DT2不得電時，定量泵3從液壓油箱1中經(jīng)吸油過濾器2吸油，定量泵出油經(jīng)H型三位四通電磁換向閥4中位后再經(jīng)回油過濾器9回液壓油箱1，定量泵3處于低壓等待工作狀態(tài)，雙作用液壓缸7不工作。

圖1 支腿液壓回路原理

當(dāng)DT1得電時，定量泵3出油經(jīng)三位四通電磁換向閥4左位、液壓鎖閥組5右側(cè)液控單向閥以及單向節(jié)流閥組6右側(cè)單向閥后進入雙作用液壓缸7小腔工作，雙作用液壓缸7大腔液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥組6左側(cè)可調(diào)節(jié)流口、液壓鎖閥組5左側(cè)液控單向閥、經(jīng)三位四通電磁換向閥4左位以及回油過濾器9回油箱1。DT2得電工作情況與DT1，只是雙作用液壓缸7大腔進油工作，小腔回油。

液壓鎖閥作為液壓回路中的主要控制元件，其自身的控制比即控制壓力的作用面積與負載壓力的作用面積之比對液壓回路系統(tǒng)影響最大，一般從1.5～10不等。一般控制比低的系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，但能耗高?？刂票鹊倪x擇通常要大于油缸大、小腔的面積比。

單向節(jié)流閥作為液壓回路中的主要控制元件，其節(jié)流口開度大小對液壓回路系統(tǒng)有一定的影響。通過調(diào)節(jié)節(jié)流口開度大小，把負的負載變?yōu)檎呢撦d，從而能主動控制液壓鎖閥，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2 液壓回路仿真模型搭建

根據(jù)液壓鎖閥、單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)特點和支腿液壓回路原理，利用AMESim建立某型號橋檢車支腿液壓回路工作狀態(tài)仿真模型［2］。圖2所示為單向節(jié)流閥位于支腿油缸與液壓鎖閥之間仿真模型，圖3所示為單向節(jié)流閥位于三位四通換向閥與液壓鎖閥之間仿真模型。定量泵的流量0.06L/r×1000r/min=60L/min，溢流閥的調(diào)定壓力為25MPa，支腿油缸行程為0.18m，缸徑為0.1m，桿徑為0.063m，支腿機械結(jié)構(gòu)裝置利用AMESim中機械庫的相關(guān)模型搭建。

圖2 支腿液壓回路仿真模型1

圖3 支腿液壓回路仿真模型2

3 仿真結(jié)果分析

針對支腿油缸工作特點，其支腿油缸在下降時受負負載作用，現(xiàn)以支腿油缸下降的動態(tài)過程為研究對象，仿真分析其主要元件參數(shù)對油缸大腔壓力波動的影響［3］。設(shè)定仿真時間為17s，仿真步長0.01s。12s到17s為大腔供油，小腔回油，支腿下降過程，此過程為下面主要分析研究對象。

3.1 液壓鎖閥控制比對其支腿油缸大腔壓力波動的影響

圖4為不同控制比的液壓鎖閥在相同負載作用下的仿真結(jié)果。圖中分別給出了控制比為3、4.5、6時油缸大腔壓力的相應(yīng)曲線。由圖可知，大腔壓力的波動與液壓鎖閥的控制比有關(guān)，隨著控制比增大，壓力波動峰值降低，震動減弱。這是因為控制比增大，所需的開啟控制壓力降低，即小腔負負載的壓力波動同等情況下，大腔壓力的波動就會降低。這與一般控制比低、穩(wěn)定性好的論述剛好相反，其主要原因是控制比低、穩(wěn)定性好針對的是正的負載無變化而言的，而圖中仿真分析的不但是負負載，而且負載還是變化的。

圖4 控制比對壓力波動的影響

3.2 單向節(jié)流閥節(jié)流孔徑對其支腿油缸大腔壓力波動的影響

圖5為不同單向節(jié)流閥節(jié)流孔徑對支腿油缸在相同負載作用下的仿真結(jié)果。圖中分別給出了節(jié)流孔徑取2mm、3mm、4mm時油缸大腔壓力的相應(yīng)曲線。由圖可知，節(jié)流孔徑為4mm時，大腔壓力在油缸伸出過程中全程波動，導(dǎo)致支腿下降過程穩(wěn)定性較差。節(jié)流孔徑為3mm時，大腔壓力在1s后開始波動，且波動幅度相對4mm的孔徑明顯降低，支腿下降過程穩(wěn)定性相比4mm的有所提高。節(jié)流孔徑為2mm時，大腔壓力在油缸伸出全過程無明顯波動，支腿下降過程穩(wěn)定。節(jié)流孔徑阻尼能有效消弱壓力波動的影響，有利于液壓回路的穩(wěn)定。但是過小的節(jié)流孔徑會使液壓油溫升高，導(dǎo)致液壓回路能耗變高。另外，較小的節(jié)流孔也會使壓力升高時間提前，增大了液壓沖擊。因此，節(jié)流孔徑的選擇要兼顧穩(wěn)定性和能耗。

圖5 節(jié)流孔徑對壓力波動的影響

3.3 單向節(jié)流閥安裝位置對其支腿油缸大腔壓力波動的影響

圖6為單向節(jié)流閥不同安裝位置對支腿油缸在相同負載作用下的仿真結(jié)果。由圖可知，單向節(jié)流閥在液壓鎖閥與換向閥之間安裝時，大腔壓力在油缸伸出過程中全程波動，導(dǎo)致支腿下降過程穩(wěn)定性較差，且壓力較大能耗高。單向節(jié)流閥在液壓鎖閥與油缸之間安裝時，大腔壓力在油缸伸出開始1s內(nèi)有輕微波動，之后壓力基本沒有波動，支腿下降過程穩(wěn)定性較好［4］。這說明單向節(jié)流閥安裝于液壓鎖之間有利于回路的穩(wěn)定，其原因是消除了液壓鎖的背壓。

圖6 單向節(jié)流閥位置對壓力波動的影響

4 結(jié)論

通過建立橋檢車支腿油缸液壓回路的AMESim仿真模型，對支腿下降過程進行動態(tài)特性分析，得出如下結(jié)論：

（1）對于負負載且負載變化的工況，液壓鎖閥控制比大，穩(wěn)定性好，能耗低。

（2）單向節(jié)流閥節(jié)流孔徑小，穩(wěn)定性好，但回油最大通流量受到限制。對于流量不大但存在負負載作用的液壓回路系統(tǒng)，與液壓鎖閥聯(lián)合使用可有效的提高作業(yè)裝置的穩(wěn)定性。

（3）單向節(jié)流閥的安裝位置對穩(wěn)定性效果影響較大。單向節(jié)流閥安裝于油缸與液壓鎖閥之間，穩(wěn)定性好，安裝于油缸與換向閥之間，穩(wěn)定性較差。

［1］ 石文燕，任立峰，李新美. 橋梁檢測車液壓系統(tǒng)的改進設(shè)計［J］. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013，（2）：64-66.

［2］ 李坤，賈躍虎，劉天勛，等. 基于AMESim的螺紋插裝式平衡閥動態(tài)特性仿真研究［J］. 液壓氣動與密封，2011，（3）：41-44.

［3］ 曾紅，李立峰. 液控單向閥在液壓回路中的正確使用［J］. 遼寧工學(xué)院學(xué)報，2005，（10）：330-333

［4］ 伍小東，楊尚平，詹磊. 幾種典型鎖緊回路的特性分析［J］. 礦山機械，2010，38（22）：31-34.