高速开关阀液动力补偿研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com峰00拳鞠栽lI0鬻高速开关闻液动力补偿研究浙江树人大学城建学院赵阳浙江大学流体传动及控制国家重点实验室徐兵周盛摘要：阀芯液动力补偿是高速开关阀设计中的一个关键环节。在分析阀口液动力补偿策略的基础上，提出了缝隙滑阀结构，这种结构能有效减小阀芯的稳态液动力。通过试验，测试了缝隙滑阀基本参数——阀口压差、阀口开度和缝隙宽度分别与稳态液动力和阀口流量系数的关系。结果表明，采用缝隙滑阀结构能有效地减小阀芯的稳态液动力，为高速开关阀优化设计提供了试验依据。关键词：高速开关阀液动力补偿策略缝

2、隙滑阀试验高速开关阀是20世纪80年代发展起来的一种阀芯运动产生的液动力，直接影响阀的输出特具有响应速度快、抗污染能力强、成本低廉及与电子性。因此，如何补偿阀芯运动的液动力一直是国内外电路配合性好等特点的良好的动力放大元件，高速液压界关注的问题。目前的补偿策略主要有：开关阀的发展将加快液压系统的数字化。但是，高(1)阀套运动法嘲就是固定阀芯，而让阀套运速电磁开关阀存在着大流量与高响应之间的矛盾，动来确定阀的开口量。这种补偿方法是通过将阀芯如何解决这一矛盾，国内外的学者进行了很多研究。所受的液动力部分转移到阀套上，从而减弱阀芯的根据对滑阀结构特性的分析，我们提出一

3、种提高电运动阻力。其结构如图1所示。磁开关阀响应速度的缝隙滑阀结构，并进行了液动(2)特形阀腔法即采用特殊的阀腔设计，改力补偿的试验验证【。变液体在阀腔里通常的流动状态，使液体流人与流出阀腔的角度接近于相等，达到补偿液动力的目的。1高速开关阀阀芯液动力补偿策略日立公司研制的FMV伺服阀，成功应用了该方法，高速开关阀阀芯在运动过程中受到电磁吸合力其阀腔结构如图2所示。、液动力、液压卡紧力、阻尼和弹簧力的(3)流道改造法通过改造阀内流道，合理作用。阀芯运动方程可以表示为：布置涡的位置，改变阀内流体的流动状态，具体结构如图3所示。m·=广一一(1)式中：m为阀芯质量；

4、为阀芯位移。由式(1)可知，要提高阀芯的工作频率，应该提高电磁铁的电磁吸合力以及电磁铁响应速度，同时减小液动力、液压卡紧力、弹簧力、阻尼和阀芯的质量。其中阻尼和弹簧力是系统结构决定的，在阀芯图1阀套运动方法原理图设计过程中作定值处理。通过电磁铁的优化设计可以提高电磁铁的电磁吸合力以及电磁铁响应速度。固定件由于篇幅所限，这部分内容在本文中不详细阐述。液压卡紧力产生的主要原因是阀芯加工几何形状误差和装配造成的不同轴度，因此阀芯的液压卡可动件紧力问题实际上是加工工艺问题，所以高速开关阀阀芯优化设计的主要目标就是减小阀芯液动力。图2应用特形阀腔法的四边滑阀·--——45

5、·--——维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com_第39卷2o∞年8舟工程机械触ncI酏喇随ar，c，—胁c{l们鲫忉收强I～～IIl：：；ttttt‘㈣i÷III¨I⋯tt⋯}；：：：：：：：、毽差差差差差羹差差差洼差(a)缝隙滑阀图3阀内流道的改造设计(4)径向(斜向)开孔法在阀套周围对称布置许多小孔作为阀套的窗口，这样当小孔完全打开时，射流角为90。，稳态轴向液动力接近为零。但是由于这些窗口是圆形的，因此流量增益是非线性的。(5)非全周开口法此方法与通常的滑阀使用状态(全周开口)有所不同，它是在阀芯上切割出(b

6、)缝隙结构图几条“u”形槽口，油液首先在槽内流动，然后进入阀腔。由于槽口的引流作用，减小了油液的喷射角度，2液动力因此得到削弱。日立建机公司在伺服阀中应用了此方法。此外，文献【81中提到通过设置沉割槽与进出油口的相对尺寸及位置来调整阀进出口油液的轴向速度分量，达到减小液动力的方法。但目前还未有定量化结论，值得探讨。(c)实物照片1．阀套2．阀芯2滑阀阀芯液动力研究图4缝隙滑阀结构滑阀的密封面一般是圆柱面，由于是动密封，阀阀口完全关闭，这时A口与B口间无液流通过。左芯的外径必须小于阀腔的内径，为了阀闭合时有一电磁铁断电，阀芯在左电磁铁剩余电磁力作用下保定的密封性，

7、阀芯肩台与阀座孔间需有一定的封油持关闭状态；反之，当右电磁铁通电后，阀芯向右运长度。由于这个遮盖量的存在，使工作行程加长，影动，阀口开启，A口和B口导通，然后右电磁铁断响快速性。工作行程长使得阀芯加速时间变长，阀电，在剩余电磁力作用下，阀芯保持开启状态。该阀芯对阀座的冲撞变大，影响整个阀的寿命。而且滑具有阀芯运动行程小、阀芯质量小、阀口通流面积阀的密封较差，较大的泄漏量会影响控制精度。但大、阀口液动力小和阀芯开启、关闭速度快等优点。是，采用滑阀式结构很容易获得液压力平衡和液动2．2缝隙滑阀液动力分析力的补偿，可以在较大的压力和流量下工作，得到多按照阀芯上液动力产

8、生的机理不同，液动力分工