数字式纯水液压阀的研究

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1、（液压英才网豆豆转载）水压传动技术不仅具冇液压技术的其性优点，又具冇无污染,安全，节省能源，经济性好，动态性能好，系统效率高等突出的特点，符合机械工业进行绿色制造的可持续性发展的方向。随着微型计算机的发展和提高，特别是单板机、单片机低廉的价格，为液压系统的数字化提供了必要的条件。而科学技术的进步、数字化、信息化、知识化时代的到来，人类环保、能源危机意识的提高，液压技术必然要与水压技术和数字技术相结合，使我们进入数字化的纯水液压时代。2数字阀的性能特点2.1数字阀的优点电液数字阀结构简单、价格低廉、抗污染性好、工作可靠。数字阀的输出量能准确、可靠地由脉冲频率或宽度调节控制

2、，抗干扰能力强、滞环小、重复精度高、可得到较高的开环控制精度。而数字阀控制系统结构简单、系统环节少、操作方便、改变控制计算法容易、易于实现被控参虽增减变化过程的控制，便于计算机的集成控制。而且数字控制可以对瞬态过程进行编程控制，实现无冲击起动、制动、换向，这是模拟控制难以实现的。2.2数字阀的缺点增量式数字阀：受步进电机惯频和矩频特性限制，响应速度较低，频宽较小；而脉宽调制：①控制流屋小R只能单通道控制，在要求较大流屋或方向控制时难以实现；②冇较人的振动和噪声，影响可靠性和使用环境；③电控系统造价较高。3数字式纯水液压阀在水压传动中的应用优势由于数字式纯水液压阀结合了数

3、字阀和水压阀的共同的优点，因此其应用优势会更为显著，在食品、消防、冶金、煤炭、制药、娱乐等方面会有很好的应用前景。如在冶金工业,为了改善工人的劳动强度、工作环境和安全保障，必然要提高冶金装备的自动化程度。传统冶金设备是通过油液压伺服系统进行控制的，虽然口动化程度已经很高，但伺服系统价格昂贵、抗污染能力差、运行成本高。采用数字式水压系统的优势：①不需要D/A转换器直接可以和计算机相连，实现进行远程监控，实时动态观察。可以大大改善丄人现场工作环境；②泄漏的介质不会像液压汕那样污染地而造成安全隐患，从而有效地保护人身和设备的安全；③天然淡水不仅H身的成本非常低，而且泄漏也不会

4、造成环境污染，系统运行成本很低，这对大量使用液压油的冶金行业来说前景十分看好。4数字式纯水液压阀所面临的技术问题数字式纯水液压阀的性能不但与阀本身的性能有关，而且也与步进电机、转换器、放人器的结构、控制程序以及主机的匹配等有关，是一项综合技术问题。4.1数字式纯水液压阀本身的技术问题1）润滑与密封水的黏度低带來了泄漏和拉丝腐蚀。拉丝腐蚀是高速水流和水中夹带的微小颗粒流过阀芯与阀套或阀芯与阀屎之间的微小缝隙后，在相关零件表面产牛的冲蚀磨损。为了减小泄漏量，水压阀的阀芯和阀套之间的间隙比油压的要求要小，但是过小的间隙势必要捉成阀芯和阀套的精度，给加工带来了困难。同时水的润滑

5、性差使得阀芯与阀套Z间很难实现液体润滑，还有可能出现干摩擦，粘着一一滑移是阀芯常见的运动学现象。粘滞滑移不仅带来摩擦血的粘着磨损和対偶血拉伤，更为严重的是导致阀芯的卡阻以至阀失效。在保证密封的同时，如何利用水的有限润滑作用是数字式纯水液压阀研发而临的难题。2）阀芯和阀套的材料选择水压阀类元件小阀芯和阀套的材料选择除考虑气蚀和腐蚀外，还要从摩擦学的角度出发考虑摩擦副对偶件Z间和互的减阻耐磨性等。如果选用非金属材料还需考虑材料的导热性、热膨胀和吸水性。从目前国内外水压元件的摩擦副选材來看，比较成功的摩擦副配对有:塑料——金属，金属——陶瓷，陶瓷——陶瓷等，以及我们正在研究的

6、金属石墨材料和改性的聚四氟乙烯塑料等都具冇良好的应用前最。对于动态性能要求不太高的普通开关式液压阀，在当前技术条件下赠料对金属是较为合适的选择。鴉料摩擦件在很人的范围内正在逐渐収代金属摩擦件。如经过填充改性的聚四氟乙烯塑料得到了广泛的应用，不但保留了原有的口润滑、耐腐蚀等特性外，而且其机械强度低、耐辭性差、导热性差、工件结构尺寸不稳定、抗蠕变能力差等缺点也得到了人人改善。3)阀芯和阀口的结构设计阀芯和阀口的结构设计对于纯水液压传动是非常重耍的。阀芯和阀口处是气穴的发生根源，因此需要対其结构进行改进，从而降低气蚀的发牛率。常用的结构有：多级节流和高压引流的组合结构、阀的卜

7、-游腔室采用特殊结构、阀芯头部采用特殊结构、阀芯锥角适当地比阀朋的锥角人等来控制气穴的发生。4)气蚀与气蚀磨损水的汽化压力高，节流口处的流速也很高，所以在水压阀中很容易产生气蚀。气蚀对材料表面的破坏作用主要是气泡崩溃后产生的压力波对零件表面产生很强的冲击作用，由于水的密度大，可压缩性小，同矿物汕相比，水在气泡破裂时产生的压力冲击更大，破坏力更强，这种冲击压力最高时甚至可以超过1MP氣气蚀的破坏速度与材料的机械性能密切相关,此外水中氧气的含虽、水的温度、液流速度、阀芯的形状、阀口开度、出口背压等对气蚀都有影响。阀II开度越人，气蚀侵蚀越严重