稳态液动力和阀芯面积.pdf

第五章第五章 液压控制元件液压控制元件 第一节 概述第一节 概述 一、一、液压控制阀的功能和分类 液压控制阀的功能和分类 表5-1列出了液压阀的分类情况。表5-1 液压阀的分类表表5-1 液压阀的分类表 对液压阀的基本要求：对液压阀的基本要求：1）结构简单、紧凑、动作灵敏，工作可靠、调节方便。2）密封性能好、压力损失小。3）通用性好，便于维护和安装。二、阀口的结构形式与对应的流量公式二、阀口的结构形式与对应的流量公式 分类 方法 种 类 详 细 种 类 按功 能分 压力控制阀 溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、卸荷阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等 流量控制阀 节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、分流集流阀、比例流量控制阀等 方向控制阀 单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向控制阀等 按结构分类 滑阀 圆柱滑阀、转阀、平板滑阀、座阀 锥阀、球阀、喷嘴当板阀、射流管阀 按操纵方法分类 手动阀 手把及手轮、踏板、杠杆 机动阀 挡块及碰块、弹簧、液压、气动 电动阀 电磁铁控制、伺服电机和步进电机控制 按连接方式分类 管式连接 螺纹式连接、法兰式连接 板式及叠加式连接 单层连接板式、双层连接板式、整体连接版式、叠加阀 插装式连接 螺纹式插装二、三、四通插装阀、法兰式插装、二通插装阀 按控制方式分类 电液比例阀 电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀 伺服阀 单、两极（喷嘴挡板式、动圈式）、电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀 数字控制阀 数字控制压力阀、数字空制流量阀与方向阀 页码，1/8(W)w2010/8/3液压阀的阀口结构形式及过流面积如表5-2所示。表5-2液压阀的阀口结构形式及过流面积表5-2液压阀的阀口结构形式及过流面积 通过各阀口的流量为 三、液动力三、液动力 液流流经阀口时，由于流动方向和流速的变化造成液体动量的改变，阀芯会受到附加作用力，即液动力。型 式 结 构 过流面积A（x）表达式 沉割槽型 A（x）=Dx(全圆周开口)A(x)=nbx(部分开口)式中 n沉割槽块数 b每块沉割槽宽度 锥 形 )2sin21(sin)(xDxxA=sinDx矩 形 式中 n矩形窗口数 0)()(dxxnbxA=)()(ddxxxxf三角形 式中 n三角形槽个数 tan)(2nxxA=双三角形 式中 n双三角形槽个数 tansin)(22nxxA=pxACqd=2)(页码，2/8(W)w2010/8/3液动力分为稳态液动力和瞬态液动力两种。（一）稳态液动力（一）稳态液动力 稳态液动力指的是阀芯移动完毕，阀口开度固定之后，液流流经阀口时因动量改变而附加作用在阀芯上的力。1、滑阀液动力 油液流经一个完整腔滑阀阀口的轴向稳态液动力的大小为Fbs=qvcos，作用方向使阀口趋向于关闭。具体见圆柱滑阀稳态液动力 稳态液动力对滑阀性能的影响是 1）加大了操纵滑阀所需的力，尤其在高压大流量的情况下，成为操纵阀芯的突出问题；2）使阀口趋于关闭，相当于一个回复力，使阀的工作趋于稳定。为了解决稳态液动力增大滑阀操纵力的问题，通常在结构上采取一些措施来补偿或消除此力。图5-1所示为采用特种形式的阀腔补偿稳态液动力的例子。图5-1a为采用特种形式的阀腔；图5-1b为在阀套上开斜孔，使流入和流出阀腔液体的动量互相抵消，减小轴向液动力；图5-1c为加大阀芯的颈部直径，使液流流过阀芯时有较大的压力损失，以便在阀芯两端面产生不平衡的液压力，抵消轴向液动力等。2 2锥阀锥阀 图5-1 滑阀上稳态液动力的补偿法a)特种形状阀腔 b)阀套开斜孔 c)液流产生压降a)b)c)页码，3/8(W)w2010/8/3 不同的锥阀结构所受液动力有所区别。图5-2所示为油液流经常用锥阀阀口的两种情况。锥阀为两通阀，可以是A流向B，也可以是B流向A，前者为外流式，后者为内流式。两种情况下的稳态液动力的大小均为 其中外流式锥阀阀口的稳态液动力使阀口趋于关闭，内流式的稳态液动力使阀口趋于开启。具体见圆锥滑阀稳态液动力 四、滑阀上的液压卡紧力四、滑阀上的液压卡紧力 滑阀在工作时阀体和阀芯之间存在不平衡的径向力，引起移动阀芯时的轴向摩擦力，即液压卡紧力。引起液压卡紧现象主要的原因是来自滑阀形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力。图5-3所示为滑阀上产生不平衡径向力的几种情况。图中p1、p2分别表示高、低压腔的压力。图5-3a表示阀芯带有倒锥（锥部大端在高压腔），由于阀芯带有倒锥，阀芯上受到一个不平衡的径向力，直到阀芯与阀体二者接触为止。DAAAcBBAACBA图5-2 锥阀上的稳态液动力a)内流式 b)外流式a)b)pdxCqvFdb=2sincos页码，4/8(W)w2010/8/3 图5-3a 滑阀产生不平衡的径向力（倒锥）图5-3b所示为阀芯带有顺锥，这时阀芯如有偏心，也会产生不平衡的径向力，但此力恰好是使阀芯恢复到中心位置，从而避免了液压卡紧现象。图5-3b滑阀产生不平衡的径向力（顺锥）图5-3c所示为阀芯或阀体因弯曲等原因而倾斜的情况，由图可见该情况的不平衡的径向力较大。L页码，5/8(W)w2010/8/3 图5-3c滑阀产生不平衡的径向力（倾斜）具体见液压卡紧图为了减小液压卡紧力，可以采取以下措施 1）提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。阀芯的椭圆度和锥度允差为0.0030.005mm，要求带顺锥。2)在阀芯凸肩上开均压槽。均压槽可使同一圆周上各处的压力油互相沟通，并使阀芯在中心定位。具体见开均压槽图 其中K与均压槽条数n有关，均压槽的位置应尽可能靠近高压腔，槽的深度和宽度至少应为间隙的10倍，通常取宽度为0.30.5mm，深度为0.81mm，槽距为15mm。3）轴向加适当频率和振幅的颤振。4）精密过滤油液。五、液压阀的连接方式五、液压阀的连接方式 1.管式连接 把阀体上的进出油口由螺纹或法兰通过管接头或法兰与管路直接连接。2.板式连接 板式阀的各油口均布置在同一安装面上，通过安装螺钉将其固定在过渡板上，阀的进出油口经过过渡页码，6/8(W)w2010/8/3板与管路相连。3.集成块连接 当板式阀采用多个阀共用一个过渡板时，为集成块。集成块为六面体，阀可以安装在集成块的不同侧面上，阀与阀之间的油路通过块内的流道沟通，这种连接可减少连接管路。4.叠加式连接 叠加式连接是在板式连接的基础上发展起来的一种连接型式。叠加阀的上下两面为安装面，并开有进出油口P、A、B、T及泄漏油口L。将所需的阀叠加并用长螺栓经安装孔串联固定在底板上，回路的油口由底板与管路相连。5.插装式连接 根据阀的不同功能由阀芯、阀套等构成的组件（插入件）插入专用的阀块孔内，配以盖板、先导阀组成不同要求的液压回路。阀块内的流道将各组件之间的进出油口、控制油口沟通，然后与外部管路相连接。页码，7/8(W)w2010/8/3 页码，8/8(W)w2010/8/3