水基高速开关阀阀芯设计与密封性能分析

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1、2013年9月润滑与密封Sep．2013第38卷第9期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．38No．9DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．09．012水基高速开关阀阀芯的设计及密封性能分析高晓艳吴张永张晓龙刘云韩曲金涛(昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500)摘要：水基高速开关阀在启闭过程中，阀芯锥颈处易于磨损导致其密封性能降低。采用工程陶瓷阀芯，设计电磁锥阀式阀芯结构，并应用Ansys软件对水基高速开关阀陶瓷阀芯的开启特性进行仿真分析。仿真结果表明：所设计的阀芯具有优异的密封性能，阀芯锥颈处虽有应力集中，但锥颈

2、变形不大，阀芯表面变形也较小；阀芯锥部应力分布比较均匀，能起到缓冲减震作用，提高了摩擦副对偶件之间的耐磨性。关键词：水基介质；高速开关阀；工程陶瓷；阀芯结构；密封性能中图分类号：TH117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)9—050—4DesignofWater—basedHigh-speedOn一0ffValveSpoolandItsSealingPropertyAnalysisGaoXiaoyanWuZhangyongZhangXiaolongLiuYunhanQuJintao(FacultyofMechanicalandElectrical

3、Engineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，KunmingYunnan650500，China)Abstract：Theconeneckofthevalvecoreiseasytobeworeintheprocessofopeningandclosingofwater-basedhigh-speedon—ofvalve，whichreducethesealingpropertyofvalvecore．Electromagneticvalvecorestructurewasdesignedusingengin

4、eeringceramics，andtheopeningcharacteristicsoftheceramicvalvecoreofwater—basedhigh—speedon·ofvalvewereanalyzedusingAnsyssoftware．Thesimulationresultsshowthatthedesignedvalvecorehasexcellentsealingproperty，andthevalvecoresurfaceandtheconeneckhaveasmalldeformation，althoughtheconeneckhasst

5、ressconcentration．Thevalveconestressdistributionismoreuniform，itplaysabufferroleandcanimprovetheantiwearoffrictionparts．Keywords：aqueousmedium；waterhydraulichigh-speedon／ofvalve；engineeringceramics；pistonstructure；sealingproperty近年来，由于对液压系统的安全性、环保性、节能，延长使用寿命的关键。能性以及可持续发展的要求不断增加，用水基液本文作

6、者针对水基高速开关阀密封性问题，设计(含添加剂的水)代替矿物油作为液压系统的工作介出电磁锥阀式阀芯结构的水基高速开关阀，并通过质引起了人们的极大关注。在水基液压传动介质中，Ansys软件对其开启特性进行了仿真分析。结果表添加剂是为了克服水介质存在的黏度低、润滑性差、明：该结构能够密封住阀芯与阀座因加工误差带来的腐蚀性强等缺点而加入的改性物质，这样水基液中不微小间隙，同时可以减小阀芯与阀座之间的冲击，降可避免地存在“颗粒性杂质”，增加了水的密度，加低磨损，延长阀的使用寿命。大了液体流动的惯性，在高压、高速流动情况下对阀1水基高速开关阀的设计芯所产生的冲刷、冲蚀磨损极为

7、严重，对此，解决阀1．1水基高速开关阀阀芯的结构选型芯的磨损、泄漏，提高阀的控制性能和系统可靠性显在水基高速开关阀中，与球阀式高速开关阀相得尤为关键。高速开关阀是液压系统中关键的阀类元比，锥阀式高速开关阀自导向能力强，阀芯两端所受件之一，其性能优劣对液压系统的使用起着至关重要压力平衡，且可以应用在高温环境下；与滑阀式高速的影响。抑制磨损和泄漏成为提高水基高速开关阀性开关阀相比，锥阀式高速开关阀工作行程较短，密封性能好，可实现线密封，达到零泄漏；与喷嘴挡板式}基金项目：国家自然科学基金项目(51165012)．高速开关阀相比，锥阀式高速开关阀响应速度快、抗收稿日期