锥阀式单向阀“啸叫”现象研究.pdf

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1、锥阀式单向阀“啸叫”现象研究郭健，徐佳龙ò（海军驻南京地区航空军事代表室，江苏南京210002）摘要：为解决液压单向阀在使用过程中出现的“啸叫”问题，从锥阀式单向阀的结构入手，分析了单向阀阀芯的运动过程，根据阀芯的运动方程确定了单向阀各结构参数对阀芯振动的影响，并提出了解决阀芯振动的方法。关键词：锥阀；单向阀；啸叫中图分类号：TH12文献标志码：AResearchonHowlinginCone-valveTypedOne-wayValveGUOJian,XUJia-long(AeronauticsMilitaryRepresentativeOfficeofNa

2、vyinNanjingArea,JiangsuNanjing210002,China)Abstract:Tosolvethehowlingprobleminhydraulicone-wayvalve,theconfigurationofthecone-valvetypedone-wayvalveisstudied,andthemotionofthevalvecoreisanalyzed.Accordingtothemotionequationsofthevalvecore,theinfluencesofthestructuralparametersofone-

3、wayvalveonthevalvecorevibrationareobtained.Themethodsforsuppressingthecorevibrationaregiveninthispaper.Keywords:conevalve;onewayvalve;howling0引言程中发出刺耳叫声的现象。这种叫声是由于产品中某个部单向阀是液压系统中的一种方向控制元件，用于控制件发生了高频振动产生的，如果不消除这种振动，将会降液流只能沿一个方向流动而不能倒流。单向阀的结构是液低产品使用寿命，同时，会对产品的功能、性能产生影响。压元件中的一种基本结构，许多复

4、杂的液压部件最终都能单向阀主要由阀体、阀芯和弹簧组成，如图1所示。分解为一个个的单向阀结构，所以单向阀在液压产品中应阀芯有球阀式和锥阀式两种结构。球阀式单向阀结构简用广泛，其自身特性所带来的一些问题经常成为液压产品单，易于制造，但在长期使用中钢球表面与阀座接触处易的故障点。本文将探讨单向阀使用过程中经常出现的“啸于磨损而出现凹痕，一旦钢球发生转动便会失去密封性。叫”问题，对“啸叫”产生的原因及解决方法进行研究。在这一方面，锥阀式单向阀具有优越性，所以锥阀式是单向阀设计中的首选结构。1“啸叫”产生的原因分析单向阀中的阀芯有一定的质量，它与弹簧一起组成了在液压系统

5、中，“啸叫”是指液压产品在正常工作过一个“质量-弹簧”振动系统，引起这个振动系统发生振作者简介：郭健（1963-），男，高级工程师。主要从事航空液压伺服控制专业研究。2013/03机电设备47AcademicResearch技术交流动的原因无非两种情况：一是外部因素引起，即共振；另在忽略液动力和摩擦力情况下，在开度为x0的工作点一种是由于自身特性引起，即自振。上，依据力平衡方程得到阀芯运动微分方程的增量式为：2弹簧座αmdxΔ−F∂ΔpΔ+Δ=xKx0（5）2dt∂xxx=0弹簧b式中，m为阀芯质量与1/3弹簧质量之和；F为阀芯承受p2p1压力差的有效面积；K

6、为弹簧刚度。阀芯式（5）左边第一项为惯性力，第二项为液压力，第三项为弹簧力。将式（4）代入式（5）得到：阀座d2Δx2ρAFxm+(+Δ=Kx)0（6）23dtx0式（6）即为“质量-弹簧”振动系统的无阻尼振荡的运动微分方程，其振荡频率ω可表示为：p1a12ρAFd1ω=+()3K（7）mx0d将式（3）代入式（7）得：图1锥阀式单向阀结构示意图12ΔpFω=+()K（8）mx0单向阀中的阀芯有一定的质量，它与弹簧一起组成了为避免出现共振，在工程设计时，就必须使这个固有一个“质量-弹簧”振动系统，引起这个振动系统发生振频率与泵或其它振动源的频率错开。动的原因无

7、非两种情况：一是外部因素引起，即共振；另单向阀另一种可能出现的振动是自振，即由阀本身特一种是由于自身特性引起，即自振。性带来的自激振动。根据（3）式知道，液体通过单向阀当外加在振动系统上的能量源的频率与该系统的固时受到局部阻力，产生节流损失为：有频率成整数倍关系时，即会发生共振。锥阀式单向阀的2[1]Δp=−=p12pζ()xQ（9）固有频率可按如下推导。如图1所示，其开口截面积可式中，ζ(x)为阻力系数；p1、p2为阀芯节流前后压力。近似表示为：阻力系数ζ(x)是阀芯开度x的函数。从式(9)可见，如f=πd′xsinα（1）果进口压力p1为常数，Q不变，p2

8、则完全决定于ζ(x)值。式中，f为开口