配合间隙对溢流阀稳态液动力的影响
一些关于稳态液动力的错误认识

1纠正纠正一些一些一些关于关于关于稳态稳态稳态液动力的错误液动力的错误液动力的错误认识认识张海平(上海 hpzhang856@ )摘要:从动力学角度阐明了液压阀稳态液动力的基本概念和计算方法,分析了滑阀、锥阀、插装阀的稳态液动力受力情况的差异,分析结果表明:稳态液动力总是使阀芯关闭。
结合实例,分析了考虑稳态液动力时的液压阀、液压系统的影响因素。
纠正了国内一些大学液压教材中关于稳态液动力的一些错误认识。
关键词:大学教材,液压传动,液动力Correct some Wrong Opinions about Flow ForcesZHANG Hai-ping(Shanghai ,hpzhang856@ )Abstract : Starting from hypostasis of steady flow forces, this paper corrects some wrong opinions about the flow forces in most Chinese university textbooks. The behavior of flow forces in hydraulics system was introduced. Some practice examples were analyzed. Key words : university textbooks, hydraulic power and control, flow forces. 收稿日期:2010-06-06作者简介:张海平(1947-),男,江西湖口人。
1 引言稳态液动力是指液压阀内流体流动过程中没有时变流动的情况下,由于液体流动而引起的液体介质对阀芯的附加作用力。
要强调的是,一,流体不流动时本身就具有一定的静压力,而我们要研究的液动力是由于流动而引起的在此静压力上附加的部分;二,虽然我们只关心流体流动时对阀芯的作用力,但流体对阀体也可能会有作用力,即阀体也可能会对流体有反作用力,忽视了这一点,就可能引出错误的结论。
高性能液压滑阀配合间隙特性分析

高性能液压滑阀配合间隙特性分析高性能液压阀是工程机械的核心部件,其性能对工程机械的工作性能有相当大的影响。
但由于制造和装配误差,阀芯和阀体之间不可避免的存在几何形状误差和同轴度误差,使阀芯和阀体之间存在间隙。
配合间隙过小,会增加阀芯运动过程中的摩擦阻力,造成阀芯卡死等故障;反之间隙过大则会大大增加泄漏,影响液压阀使用寿命和工作性能。
文章计算了阀芯受间隙内流场作用的摩擦力,建立了阀间隙的数学模型,并探讨了间隙大小对阀性能的影响,并给出了使阀性能最佳的间隙大小。
标签:高性能液压阀;工程机械;多路阀;特性分析1 概述多路阀是工程机械液压控制系统中的关键控制部件,它可以实现液压执行机构的复杂动作,其性能对工程机械的性能产生较大影响。
但由于制造装配等多种原因,阀芯与阀体之间的配合并非严丝和缝,其间存在间隙。
当阀芯处于工作状态时,若间隙过大,则会使系统泄漏量大大增加,从而影响阀的使用寿命;相反若工作间隙过小,则阀芯与阀体之间的摩擦会加剧,从而出现阀芯卡死等故障,严重影响系统安全。
就目前而言,间隙泄漏问题还没有很好的解决方法。
余祖耀等[1]分析了柱塞泵中柱塞与缸孔环形缝隙流道的流量,并推导得出了计算公式;徐林[2]利用数值计算方法计算得到了湍流工况下泵环状间隙内速度与压力的分布规律;姜福祥,郁凯元[3]建立了先导式溢流阀的数学模型,并在此基础上对先导式溢流阀间隙泄漏特性及其对溢流阀静态特性的影响进行了仿真,并将仿真结果与刘冀民[4]的实验结果进行了比较,得出了较满意的结论。
Pan,X.D. Wang,G.L.[5]等模拟了电液伺服阀阀芯径向间隙阀口节流特性的影响,并实验验证了理论结果。
Duan Shanzhong和Nielsen Tyler[6]建立了考虑了诸多影响阀芯动态性能因素的阀芯运动过程的数学模型。
文章通过求解阀芯配合间隙内的流场,探讨了间隙对滑阀性能的的影响,并探讨了阀芯配合间隙的最佳缝隙大小。
2 阀芯间隙流场分析由于制造和装配误差,阀芯与阀体的配合之间存在间隙,考虑到计算上的方便,对间隙几何模型做出适当的简化。
筑路机械操作工职业技能竞赛液压液力结构与维护判断题

学宪法讲宪法知识竞赛题1.权利的平等是指每个人不分民族、性别、职业、家庭出身、宗教信仰、( )、财产状况等,都平等地享有宪法和法律所赋予的各项权利。
A 教育程度B 国籍C 出生地D 财富正确答案:A2.如果某位公民实施了违法犯罪行为,则( )。
A 无论该公民是谁,都要受到法律的制裁,并承担相应的法律责任B 如果该公民是星二代,则不用受到法律的制裁C 如果该公民是红二代,则不用受到的法律的制裁D 如果该公民是人大代表,则不用受到法律的制裁正确答案:A3.我国公民在适用法律方面人人平等,允许( )。
A 某些人有超越法律之上的特权B 有歧视的行为存在C 对弱势群体寄予合理的特殊对待D 无差别的一律平等正确答案:C4.我国宪法规定:任何组织和个人都不得有超越宪法和法律的特权。
以下哪项说法不正确( )。
A 法律面前没有特殊公民B 官官相护、徇私枉法者最终要受到法律的惩罚C 反对一切特权D 即使一些弱势群体也不能享有一些合理的特殊待遇正确答案:D5.以“法律面前人人平等”为前提的“尊重”表现在( )。
①尊重自己; ②尊重他人; ③尊重社会; ④尊重自然A ①②③B ①②④C ②③④D ①②③④正确答案:D5.中华人民共和国国旗的长宽比例为( )。
A 3:2B 4:3C 5:4D 2:1正确答案:A6.中华人民共和国国旗的设计者是( )。
A 曾联松B 聂耳C 梁思成D 李宗津7.与我国国旗相关的法律法规是( )。
A 《中华人民共和国国徽法》B 《中华人民共和国国旗法》C 《中华人民共和国国歌法》D 《中华人民共和国刑法》正确答案:B8.中华人民共和国的国旗为红底五星旗,象征( )。
A 国家统一B 各民族团结C 中国共产党的领导D 中国革命人民大团结正确答案:D9.在五星红旗的设计方案中,红色代表( )。
A 革命B 中国共产党C 工人D 农民正确答案:A10.小学生亮亮正在认真的学习宪法知识,对于亮亮的行为,你认为下列哪项说法是正确的?( )A 值得鼓励,我们每个人都应当学习宪法并遵守宪法的规定B 我们小学生不用学习宪法C 我们小学生需要学习宪法,但不用遵守宪法D 宪法是国家的根本大法,遵守宪法就可以了,不需要遵守班级规则正确答案:A11.壮壮因为没赶上地铁,便强行扒乘,导致此路段地铁被迫停运,车上的乘客既生气又无奈,你认为应当如何评价壮壮的行为?( )A 只要没有人员伤亡,就可以不予追究B 如果壮壮是因为特殊情况,万般不得已才这么做的话,是可以理解的C 这种严重影响地铁运行的行为,应当受到法律的制裁D 必须严禁壮壮终身不得再乘坐地铁正确答案:C12.“不以规矩,难成方圆”这句古训,它所揭示的道理是( )。
主配压阀配合间隙

主配压阀配合间隙
主配压阀配合间隙是指主配压阀与其配合面之间的间隙。
主配压阀是压力控制装置中的重要组成部分,用于控制介质的流量和压力。
在工作过程中,主配压阀需要与其配合面密封紧密,以防止介质的泄漏和压力的不稳定。
主配压阀配合间隙的大小对主配压阀的工作性能和密封性能具有重要影响。
如果配合间隙过大,会导致压力控制不准确,压力波动大,甚至可能无法实现压力控制的要求。
如果配合间隙过小,可能会导致主配压阀卡死或无法正常工作。
因此,在设计和安装主配压阀时,需要注意控制主配压阀与其配合面之间的间隙。
通常采用精密加工和装配技术,以确保主配压阀与其配合面的密封性能和配合质量。
《液压及气压传动_》试卷(A)答案

课程期终考试试卷(A)答案一、填空题:(共12 小题,每一空格1分,共30 分)1.直动式溢流阀的阻尼孔的作用是减小油压的脉动,提高阀工作的平稳性而先导式溢流阀的阻尼孔的作用是在先导锥阀打开时,在主阀芯两端产生压差使其打开。
由于调压弹簧与主阀芯复位弹簧分开,所以可以实现高压且调压稳定。
2.影响节流阀流量稳定性的主要原因是(1)负载变化的影响(2)温度变化的影响(3)节流口形状的影响3.减压阀与顺序阀的主要区别是(1)前者用出口油压来控制阀芯移动,后者用进口油压来控制(2)原始状态前者是常开的而后者是常闭的(3)前者的出口压力保持恒定,后者的出口压力由负载决定4.气动中后冷却器的作用是将压缩空气冷却并除去水分储气罐的作用是消除压力波动,保证输出气流的连续性;储存压缩空气备用和进一步分离压缩空气中的水分与油分而油雾器的作用则是使润滑油雾化后注入气流中,并随气流到期要润滑的部件起润滑作用5.Y形密封圈是自封式自紧型(或唇边)密封,它除靠密封圈的微小过盈量实现初始密封外,其密封主要是在压力油作用下接触压力增大,使唇边贴紧偶合面来保持密封。
6.冲击气缸的结构有头腔、尾腔和储能腔三个工作腔。
7.旁油路节流调速时,回路中溢流的作用是安全阀。
8.容积式泵的基本特点是:具有一个或若干个周期性变化的密封容积,具有配流装置,油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。
9.电液换向阀中先导阀的中位机能应选用 Y 型。
液压系统采用三位四通换向阀换向,若要求需要液压泵卸荷、液压缸锁紧时,可采用的中位机能为 M型。
10.气动三联件安装时,从进气到输出的安装顺序依次为;过滤器、减压阀、油雾器。
11.气液阻尼缸是由气缸和液压缸共同组成的。
它以压缩空气为能源,利用液压油的不可压缩性和对油液流量的控制,使活塞获得稳定的运动,并可调节活塞的运动速度。
12.快速排气阀用来加快气缸排气腔排气,以提高气缸运动速度。
它通常装在换向阀和气缸之间。
滑阀稳态液动力产生原因与补偿方法

滑阀稳态液动力产生原因与补偿方法段少帅; 姚平喜; 张恒【期刊名称】《《流体传动与控制》》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】4页(P27-30)【关键词】阀套开斜孔; 出口节流式滑阀; 稳态液动力补偿; Fluent软件【作者】段少帅; 姚平喜; 张恒【作者单位】太原理工大学机械工程学院山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TH137引言液压滑阀是流体传动与控制技术中非常重要的基础元件,对滑阀的受力和工作过程进行深入的研究就显得十分必要。
作用在液压滑阀上的压力、弹簧力等都是可控的、可预知的,而液动力则随阀的开口的大小、通过流量的大小等变化。
液动力分为稳态液动力和瞬态液动力,所谓的稳态液动力是指阀的开口量一定时,液流通过阀口时因动量变化而作用在阀芯上的力。
当流量较大时,稳态液动力会较大,对伺服阀和比例阀的操控有较大的影响,会出现液动力大于操控力而使阀芯动作失效的情况,因此,补偿稳态液动力一直是国内外液压工作者关注的问题。
目前的补偿策略主要有:(1)阀套运动法[1],这种补偿办法是将阀芯受到的力转移到运动的阀套上面,从而减小了阀芯的受力;(2)流道改造法[3][4],通过改造阀腔的流道,优化涡的布置位置,改变了流体的流动状态,从而改善液动力的状况;(3)非全周开口法[5],在阀芯上切割出几条“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,液动力得到了补偿。
本文提出一种在阀套上开斜孔补偿液动力的方法,并采用Fluent软件分析对比了开斜孔前后阀内流体的流动状态,通过分析阀芯端面受力情况,从另一个角度分析了液动力产生的原因、大小及方向。
1 阀套开斜孔滑阀的结构和工作原理阀套开斜孔滑阀的结构如图1所示,与一般滑阀最大的区别就是在阀套上面沿圆周开一系列对称的径向斜孔,当液流自箭头所指入口流入,经斜孔以一定的速度ω1进入阀腔,然后以ω2的速度从节流口流出。
主配压阀配合间隙_概述说明以及解释

主配压阀配合间隙概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在机械工程领域中,主配压阀配合间隙是一个重要的参数,它对于机械设备的正常运行和性能起着关键的作用。
主配压阀是一种控制系统中的关键元件,用于调节流体介质的压力和流量。
而主配压阀配合间隙则是指主阀芯和主阀座之间的间隙大小。
合适的配合间隙可以确保主配压阀在工作过程中的密封性和稳定性,从而保证其准确地控制流体介质。
1.2 文章结构本文将全面探讨主配压阀配合间隙的重要性、调整方法以及优化措施。
首先,在引言部分进行了问题归纳和背景介绍,接下来将详细说明主配压阀配合间隙在机械设备中的重要性,并分析影响因素和实际应用中可能出现的问题。
然后,我们将重点介绍调整方法,包括相关理论基础、实施步骤以及注意事项。
此外,为了进一步提升机械设备性能,文章还将讨论优化措施,涉及设计改进、技术手段和维护保养策略。
最后,通过总结主要观点和发现,并提出研究局限性和未来的拓展方向,以完成本篇文章的引言部分。
1.3 目的本文的目的是全面介绍主配压阀配合间隙及其重要性,并提供相应的调整方法和优化措施。
通过对该主题进行深入剖析,读者可以更好地理解主配压阀在机械设备中的作用和功能,掌握正确调整方法以及采取适当的优化措施来提升机械系统的性能和稳定性。
此外,在文章中还会对一些实际应用中可能出现问题进行讨论,为读者解决相关疑惑并提供参考意见。
通过深入研究主配压阀配合间隙,我们有望为机械工程领域的专业人士提供有价值的见解和指导,促进该领域科技水平的不断进步与创新。
2. 主配压阀配合间隙的重要性2.1 作用和功能主配压阀是一种用于控制液压系统中液压油流量和压力的关键元件。
在主配压阀中,配合间隙指的是阀芯和阀座之间的空隙。
这个间隙大小对于主配压阀的正常运行起着至关重要的作用。
首先,主配压阀的配合间隙直接影响到液压系统的稳定性和精度。
当液体通过主配压阀时,如果配合间隙过大,就会导致流量漏失和泄漏现象,使得系统无法正常工作,并可能导致液压系统无法达到预期的压力控制效果。
基于CFD的液压滑阀过流特性的稳态分析

基于CFD的液压滑阀过流特性的稳态分析液压滑阀是液压系统的主要控制元件之一,其性能好坏直接影响到整个液压系统的性能。
本文应用软件PRO/E建立滑阀内部流道的三维模型,然后应用Gambit软件划分网格,最后运用Fluent软件对不同阀芯开度和不同流量下滑阀内部流场进行了数值模拟。
所做工作对于滑阀后期结构优化、了解滑阀过流特性具有指导意义。
标签:滑阀;Fluent;压力云图0 引言随着液压技术的不断发展,对整个液压系统或液压元件的性能要求越来越高,采用先进的设计方法或技术手段研究系统或元件性能,特别是其内部运行情况的研究对于提供有效的设计依据具有十分重要的意义。
液压滑阀是液压系统的主要控制元件之一,它通过改变阀芯和阀体的相对工作位置来实现对流体的压力、流量、方向的控制[1]。
流体流经阀内流道特别是滑阀阀口时,由于阀口过流断面面积的减小会造成一定的压力损失和能量的消耗,严重时甚至造成气穴现象,导致振动或噪声。
另外,流体流经阀腔时,由于动量的变化会产生液动力,对阀芯的操纵性能造成影响[2-3]。
因此,研究液压滑阀流道内流体的流动特性对于了解预测其内部流场压力、速度分布及其受力情况和后期的结构优化设计具有十分重要的意义。
本文采用CFD(Computational Fluid Dynamic)软件Fluent对液压滑阀在进口节流工况下采用单相流技术对其内部流场进行了定常仿真计算,分析了流量变化和阀口开度变化对于其内部流场的压力和速度分布的影响。
1 模型的建立液压滑阀的几何结构示意图见图1.其中a=7mm,b=4.5mm,c=4.5mm,阀杆直径d=6mm,长e=15mm,阀芯直径D=11mm.内流道建模时假设阀芯与阀体精确配合,无径向间隙。
应用参数化建模性能良好的软件Pro/E建立三维模型,由于滑阀内部流道呈面对称结构,在此仅建立了其半剖模型,以节省计算时间和计算机内存,并对进出口管道进行了适当延长。
应用软件GAMBIT对建立好的模型进行先线再面后体网格方式划分网格,体网格采用非结构化混合网格,如图2为开度为1mm时的网格模型图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
配合间隙对溢流阀稳态液动力的影响瞿道海;周云山;罗威;刘云峰;傅兵【摘要】Aiming to solve the pressure regulating precision of electro-hydraulic proportional relief valves affected by steady-state fluid forces,a flow force mathematical model of converged flow spool valves was built.The valve model considering fit clearances was established based on CFD,and a test rig was set up to validate the correctness of the model.Then the influences of different fit clearances on steady-state fluid forces of spool valves were studied.The results show that the spool valve model considering fit clearances has a good coincidence with test results.While relief valve is working,the valve opening is close to fit clearance extremely.As pressure increases,valve opening becomes smal-ler,and jet angle gets clo se to 20°.As the clearance increases,valve opening turns smaller,jet angle becomes bigger.In a certain ranges,steady-state fluid forces increase with the increase of clearances,and fit clearances have a small influence on steady-state fluid forces when clearances reach the critical values.%针对稳态液动力影响电液比例溢流阀调压精度的问题,建立了内流式滑阀液动力数学模型,基于CFD仿真平台,构建了考虑配合间隙的滑阀模型,并搭建了试验平台以验证模型的正确性,研究了不同配合间隙对滑阀稳态液动力的影响.结果表明:考虑配合间隙的滑阀模型与试验测试结果有很好的一致性;溢流阀在工作过程中,阀口开度与配合间隙非常接近,随着压力升高,阀口开度变小,射流角接近20°;随着配合间隙增大,阀口开度变小,射流角变大;配合间隙在一定范围内,液动力随着间隙增大而增大,当达到临界值后,配合间隙对液动力的影响变小.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2018(029)008【总页数】7页(P893-899)【关键词】稳态液动力;溢流阀;射流角;配合间隙【作者】瞿道海;周云山;罗威;刘云峰;傅兵【作者单位】湖南大学机械与运载工程学院,长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TP137.520 引言溢流阀广泛用于液压系统中,经常与先导电磁阀或电磁铁配合使用,控制液压系统的压力在一定范围内变化[1-4]。
当需要液压系统的压力精确跟随控制信号变化时,液动力成了关键影响因素。
国内外许多学者对液动力进行了深入研究。
冀宏等[5]利用流场动力学方法,对非全周开口U形和V形节流槽滑阀流场进行可视化研究,发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大;吴小锋等[6]通过计算流体动力学方法对液压换向阀受到的瞬态液动力进行研究,以减小噪声因子对瞬态液动力的影响,提高换向阀的健壮性;YUAN等[7]、KRISHNASWAMY等[8]对大流量多位电液换向阀的液动力进行研究,通过理论、CFD仿真和试验相结合的方法,利用液动力来提高电液换向阀的灵敏性。
少数学者对配合间隙进行了研究。
刘晓红等[9]建立了具有配合间隙的阀芯CFD模型,仿真与试验结果表明,流体在滑阀节流口的能量损失会使油温升高、阀芯膨胀,阀芯与阀体之间的配合间隙减小,最终导致阀芯卡滞;PAN等[10]研究了电液伺服阀径向配合间隙对节流边流量特性的影响;WEI等[11]在考虑减小泄漏量和避免阀芯卡滞的情况下,研究了大直径滑阀与阀体之间的配合间隙应如何设计。
综上,学者们都未考虑阀芯与阀体间配合间隙对滑阀液动力的影响。
本文以汽车某自动变速器先导式电液比例溢流阀为研究对象,建立了内流式滑阀液动力数学模型,将滑阀与阀体配合间隙考虑在内,基于CFD仿真平台构建了流体域模型,搭建试验测试平台,验证考虑配合间隙的仿真模型的合理性;最后,基于验证的仿真模型,分析不同配合间隙对滑阀稳态液动力的影响。
1 液动力对溢流阀的影响流体在滑阀阀腔流动时,造成阀腔环形侧面压力分布发生变化,产生作用于滑阀的作用力即液动力[12]。
液动力分为瞬态液动力和稳态液动力。
液体加速或减速引起的作用于滑阀环形侧面的作用力称为瞬态液动力;流出和流入控制体的速度发生变化,产生作用于滑阀环形侧面的作用力称为稳态液动力。
某先导式电液比例溢流阀由滑阀、弹簧、比例电磁阀和阀体等组成,结构如图1所示。
溢流滑阀的动力学平衡方程为[13]Fa=Fpilot-Ffeedback+Ff-Ffriction+Fspring(1)式中,Fa为滑阀受到的惯性力;Fpilot为先导力;Ffeedback为反馈力;Ff为液动力;Ffriction为摩擦力;Fspring为弹簧力。
可以看出,液动力影响滑阀的力学平衡关系。
图1 溢流阀结构简图Fig.1 Structure diagram of relief valve图2所示为某国产无级变速器液压系统电液比例溢流阀在不同初始溢流压力p0下,溢流流量增加时的溢流压力的变化。
可以看出,溢流压力呈明显增大趋势,这是由于溢流流量增大时,流体作用于滑阀的液动力增大,改变了滑阀的力学平衡关系,这对变速器的夹紧力控制和速比跟踪等都是非常不利的。
图2 液动力对溢流阀的影响Fig.2 Influence of steady-state fluid force to relief valve2 液动力模型溢流阀的液动力产生于节流口和泄油口之间,将该区域提取出来,如图3所示,其中,Δx为滑阀节流边阀口的开度,δ为滑阀与阀体之间的配合间隙,θ1为流体从节流口射入阀腔的射流角度,θ2为流体从滑阀流出的射流角度,v1、v2分别为流体射入阀腔和流出阀腔的平均速度,qV1、qV2分别为流体流入阀腔和流出阀腔的流量,p1、p2分别为流体流入阀腔和流出阀腔的压力,d为阀芯外径,D为阀体内径,τsleeve为阀体作用在流体上的黏性剪切应力,τrod为流体施加在阀杆上的黏性剪切应力。
图3 内流式滑阀节流区域Fig.3 Throttling area of converged flow spool以滑阀为研究对象,当流体流经滑阀滑槽表面时,施加于滑阀的作用力Fspool由三部分组成:①流体具有黏性,贴近滑阀表面油液速度为0,产生了施加于滑阀的黏性摩擦力Frod;②油液流经滑槽时速度变化剧烈,有动压产生,产生作用于滑阀环形侧面的作用力Fdynamics;③流体静压产生作用于滑阀环形侧面的作用力Fstatics。
Fspool的计算公式为Fspool=Frod+Fdynamics+Fstatics=∬Ar(prs+prd)dA-∬Al(pls+pld)dA+∬ArodτroddA(2)式中,prs、pls分别为作用于滑阀右边和左边台肩面的静压力;prd、pld分别为作用于滑阀右边和左边台肩面的动压力;Ar、Al分别为滑阀右边和左边环形侧面面积;Arod为阀杆表面积。
以控制流体为研究对象,作用于控制流体的作用力Ffluid由两部分组成:①滑阀施加于流体的反作用力-Fspool;②流体具有黏性,贴近阀体表面的油液速度为0,流体产生了施加于阀体的黏性摩擦力Fsleeve,则阀体对流体施加了反作用力-Fsleeve。
Ffluid的计算公式为Ffluid=(-Fspool)+(-Fsleeve)=-Fspool-∬AsleeveτsleevedA(3)式中,Asleeve为阀体与控制流体接触的表面积。
由动量守恒定理可得∭VρvxdV+∬Aρvxv·ndA(4)式中,V为控制流体体积;ρ为流体密度;v、vx分别为流体速度和它沿阀芯轴向的分量;n为对应于微分dA向外的法向单位矢量。
式(4)等号右边第一项为滑阀受到的瞬态液动力,第二项为流体流入阀腔和流出阀腔动量变化引起的稳态液动力,且∬Aρvxv·ndA=∬Ainletρvxv·idA+∬Aoutletρvxv·(-i)dA(5)式中,Ainlet、Aoutlet分别为流体流入滑阀和流出滑阀的过流面积;i为沿滑阀轴向、方向向右的单位法向量(图3)。
为了突出本文研究重点,做出以下假设:①流体流经滑阀过程中,体积流量不变;②流体为定常流动,忽略瞬态液动力影响;③本文研究的滑阀通流流量和油液黏度均较小,阀体施加于流体的作用力忽略不计[7];④出口流体流速相对入口较小,且射流角很大,忽略出口动量对稳态液动力的影响;⑤假设流体流入阀口的速度都可用v1表示。
联立式(3)~式(5)可得滑阀受到的液动力:Fspool≈∬Ainletρvxv·idA=ρv1qV1cosθ1(6)(7)(8)式中,Cq为流量系数;A(x)为流体流经滑阀节流边的过流面积;Δp为节流口前后的压差。
滑阀与阀体之间存在配合间隙,流体流入节流口的过流面积为锥面,可表示为(9)将式(7)~式(9)代入式(6),得(10)3 流场可视化分析及试验验证由于机械加工精度、滑阀质量、安装误差以及油液含有杂质颗粒等原因,为保证滑阀在阀体内部顺畅移动而不会出现卡滞,滑阀与阀体之间会设计配合间隙,同时为了减小滑阀与阀体之间的泄漏量,设计的配合间隙应控制在合理范围内,液压元件中相对运动的零件之间的间隙一般在几微米到几十微米之间[14]。