新型比例调速阀低温流量特性研究

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０２９新型比例调速阀低温流量特性研究张佳林，刘薇，谢文建，郭建伟（北京航天发射技术研究所，北京１０００７６）摘要：介绍一种新型比例调速阀结构设计的主要特点，通过理论分析和数值计算，并应用流体仿真方法对各结构和参数进行设计和优化，研究低温环境下阀件的适应性和流量特性。通过仿真和试验验证，该新型比例调速阀在常温及低温环境中流量、压力稳定性好，

2、且该阀具有集成化程度高、结构紧凑等特点。关键词：比例调速阀；参数设计；低温中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－０９３－４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｌｏｗ⁃ｒａｔｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＮｅｗＰａｔｔｅｒｎＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＳｐｅｅｄＲｅｇｕｌａｔｉｎｇＶａｌｖｅＺＨＡＮＧＪｉａｌｉｎ，ＬＩＵＷｅｉ，ＸＩＥＷｅｎｊｉａｎ，ＧＵＯＪｉａｎｗｅｉ（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＬａｕｎｃｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７

3、６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｅｗｐａｔｔｅｒｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｖａｌｖｅｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｉｃｒｏｔｈｅｒｍａｌａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｌｏｗ⁃ｒａｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｖａｌｖｅ，ｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｄａｔａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｌｕｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎａｎｄ

4、ｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈｉｓｎｅｗｐａｔ⁃ｔｅｒｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅｂｅｈａｖｅｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆｌｏｗａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｏｔｈｉｎｎｏｒｍａｌａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｉｓｖａｌｖｅａｌｓｏｔａｋｅｓｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｈｉｇｈ⁃ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ⁃ｃｏｍｐａｃｔｅｄ．

5、Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄ⁃ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｖａｌｖｅ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎ；Ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ比例调速阀是液压系统的流量控制阀件，它是在普通节流阀的基础上，利用电－机械转换器比例电磁铁对节流阀口进行控制，通过定差减压阀使作用在节流阀口两端的压差恒定，通过改变比例电磁铁的控制［１］电流，实现通过调速阀流量的成比例变化。在低温环境下，液压油的黏度等特性会随着温度的降低而急剧增大，再加上电磁铁、控制电路、液压元件内部结构件受到温度变化的影响，比例调速阀的工作性能会受到影响。现研制一

6、种新型比例调速阀，对其开展理论分析和数值计算，并采用流体仿真方法对阀件各结构和参数进行设计和优化，并以－４０℃低温环境为例，研究低温环境下比例调速阀的适应性和流量特性。１结构原理图１为新型比例调速阀的结构，主要由压力补偿器（定差减压阀）、节流阀和比例电磁铁三部分组图１比例调速阀结构成。三部分同轴设计，结构更加紧凑。该阀采用先节该阀的原理是，通过调节比例电磁铁９控制电流流后减压的串联方式设计，节流阀进出口的压力通过的大小，转化为电磁铁推杆的直线位移，推动比例调［２－３］节流孔作用在定差减压阀芯的上下两端。速阀中节流阀芯７直线运动

7、，以改变其节流阀口的开收稿日期：２０１４－１１－０５作者简介：张佳林（１９８３—），女，硕士，工程师，主要从事特种车辆液压系统及元件的设计与研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎｃｙ＿ｚｈａｎｇ＠ａｌｉｙｕｎ?ｃｏｍ。·９４·机床与液压第４４卷２口量大小。高压油液ｐ由进油口Ａ进入节流阀芯７航空液压油的运动黏度ν由２０?５ｍｍ／ｓ增大到４５１１２的节流阀口内，同时通过阻尼孔作用在减压阀芯２下ｍｍ／ｓ后，油液流动状态发生改变，流速降低。计算端的控制腔。通过节流阀节流口的流量经节流后压力低温工况下直角棱边滑阀的最大雷诺数：２Ｑ－３降为ｐ２，

8、流经隔离支撑５，反馈到减压阀芯２弹簧腔ｇ２×２５×１０Ｒｅ＝＝＝３９?２压力ｐ。减压阀的开度由上下端控制腔的压力差ｍａｘ－９３πｄｊｖ６０×π×１５×４５１×１０（ｐ－ｐ）和减压阀弹簧４的弹簧力平衡。根据流量公１２（３）２根据直角棱边滑阀的流量特性理论，当Ｒｅ＞２６０式Ｑ＝Ｃ