液压缸是液压系统中用来实现往复直线运动的重要执行元件,被广泛应用于大型重载液压设备之中。当液压缸快速制动时,油路被瞬间切断或换向,在运动元件惯性的作用下,液压缸制动腔会产生很大的冲击、振动和噪声。目前,缸内缓冲或缸外制动均可对液压缸起到很好的制动效果,但是仍然存在一些问题。缸内缓冲只能对液压缸活塞运动到缸体端部时的情况进行缓冲制动;缸外制动中的换向阀制动只适用于低速、轻载的液压系统中;缸外制动中的溢流阀制动会因压力超调而存在冲击和振荡;缸外制动中的电液比例阀制动效果理想,但其价格昂贵,对工作环境要求很苛刻,且无法在系统突然断电的情况下起到制动作用。特别地,当高速重载液压缸需要在任意行程位置停止或系统因故障断电时,如不能很好地制动,将造成很大的冲击、振动和噪声,会对执行元件、控制元件和管路造成极大的威胁,甚至可能导致事故(如翻车)的发生。针对该问题,论文首先研究了液压冲击的成因、危害及预防措施。在查阅大量关于液压缸缓冲制动文献的基础上,总结了国内外现有液压缸制动方法的优缺点及使用场合。在此基础上,根据常用基本液压阀的功能特性和负载敏感技术的反馈控制原理,设计了一种液压缸双向制动阀。该制动阀同时结合了液动换向阀、梭阀、负载敏感节流阀等各自的优点,既能实现制动力与负载惯性力相匹配的快速平稳制动,又能实现液压缸两个运动方向的制动,还能在制动完成后实现驻车。在给定工况下,论文对该制动阀的结构进行了详细设计和三维建模。然后,对该制动阀的制动过程进行了动态建模,并利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析。分析结果表明,该制动阀在给定的工况下能实现液压缸的快速、平稳制动,并且避免了在制动过程中产生较大的冲击和振动。论文还分析了该制动阀在不同工况下或改变阀本身结构参数时的制动效果。研究结果表明,负载质量和初速度在较大范围内变化时,该制动阀仍能够实现液压缸的合理制动,该阀对工况变化具有较强的适应能力。同时,通过研究负载敏感节流阀阀芯上节流孔当量直径的变化对制动效果的影响,证实了该制动阀结构参数的合理性。论文在相同的工况条件下,对先导型溢流阀制动和液压缸双向制动阀制动进行了比较研究,利用MATLAB/Simulink软件对其制动过程进行了仿真分析,从压力变化、制动时间和制动距离三个方面进行了比较。结果表明,在相同工况下,液压缸双向制动阀的制动距离短,制动时间短,并且在制动过程中压力变化平稳。该制动阀的制动性能明显提升了很多,更能够满足液压制动的要求。