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        非全周開口滑閥閥口面積快速計算方法

        2013-08-22 11:22:58侯敏王濤彭彪
        機床與液壓 2013年22期
        關鍵詞:閥口滑閥節(jié)流

        侯敏,王濤,彭彪

        (三一汽車起重機械有限公司,湖南長沙416000)

        非全周開口滑閥閥口具有水力半徑大、抗阻塞性能好、閥口面積梯度易調(diào)節(jié)、流量控制范圍寬等優(yōu)點[1-3],廣泛應用于工程機械多路閥主控制閥芯、平衡閥主閥芯等液壓閥中?;y上節(jié)流槽過流面積的設置直接影響主機的操控性能,如快速性、平穩(wěn)性等[4]。

        蘭州理工大學冀宏教授等人對非全周開口滑閥典型節(jié)流槽特性及閥口面積計算方法做了大量的研究[3,5-7],但目前未見關于滑閥閥口面積快速計算方法的相關文獻。

        工程技術人員設計閥芯節(jié)流槽時,需不斷地調(diào)整閥芯節(jié)流槽的類型和結構尺寸,以獲得理想的閥口面積曲線。為了提高工作效率,快速計算滑閥閥口面積至關重要。對于復雜滑閥閥口面積計算,如果采用編程的方法計算,則程序會非常復雜且易出錯,工作效率也低下。以圓形孔閥口為例,闡述了非全周開口滑閥閥口面積的快速計算方法,此方法具有操作簡便、不易出錯的優(yōu)點,對滑閥閥口面積計算和閥芯節(jié)流槽的設計具有顯著的價值。

        1 閥口面積計算公式推導

        首先對單個節(jié)流槽閥口面積進行推導,其他形式節(jié)流槽閥口面積計算公式見文獻 [3,5]。圓形孔閥口面積計算簡圖如圖1所示。

        圖1 圓形孔閥口面積計算簡圖

        計算公式推導如下:

        (1)當閥口開度0≤x≤x1時,閥口面積為:A=0

        (2)當閥口開度x1<x≤x1+r1時,閥口面積為:

        (3)當閥口開度x1+r1<x≤x1+2r1時,閥口面積為:

        (4)當閥口開度x>x1+2r1時,閥口面積為:A=π·r21

        2 閥口面積通用計算程序編制

        根據(jù)典型節(jié)流槽閥口面積計算公式,在數(shù)學軟件MATLAB中編制典型節(jié)流槽閥口面積計算通用程序。圓形孔閥口面積計算程序如圖2所示,改變程序中遮蓋量x1和圓形孔半徑r1的值可得任意直徑圓形孔的閥口面積曲線。運行程序,計算遮蓋量x1為2 mm、圓孔半徑r1為0.5 mm的圓形孔閥口面積曲線,如圖3所示。

        圖2 圓形孔節(jié)流槽閥口面積計算程序

        圖3 圓形孔閥口面積曲線

        3 閥口面積快速計算步驟

        圖4 閥口面積計算實例

        以復雜圓形孔閥口面積計算為例,如圖4所示,來說明非全周開口滑閥閥口面積的快速計算方法及步驟:

        (1)將程序中x計算步距統(tǒng)一設置為0.05 mm,要求精度更高時,可以設置得更小;

        (2)將閥芯上每一種直徑的孔或不同類型節(jié)流槽單獨用程序計算,并將閥口面積計算數(shù)據(jù)從MATLAB-Workspace中導出至EXCEL中,如圖5所示,5種不同直徑的孔計算數(shù)據(jù)分別導出至EXCEL各列中;

        圖5 總閥口面積曲線

        (3)將每種孔的面積相加即得到總閥口面積曲線;

        (4)如閥芯過渡到全周開口,則在總的面積上加上全周開口面積即可。

        4 結論

        提出了使用MATLAB/EXCEL軟件聯(lián)合快速計算復雜非全周開口滑閥閥口面積的方法,此方法具有操作簡便、不易出錯的優(yōu)點,提高了滑閥閥口面積計算速度和閥芯節(jié)流槽的設計速度,具有顯著的價值。

        【1】林建亞,何存興.液壓元件[M].北京:機械工業(yè)出版社,1988.

        【2】路甬祥,胡大纮.電液比例控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,1988.

        【3】冀宏,王東升,丁大力,等.非全周開口滑閥閥口面積快速計算方法[J].蘭州理工大學學報,2008(6):48-51.

        【4】冀宏,侯敏,王金林,等.液動多路閥主閥芯運動過程的實測[J].機床與液壓,2011,39(12):6-9.

        【5】冀宏,傅新,楊華勇.幾種典型液壓閥口過流面積分析及計算[J].機床與液壓,2003(5):14-16.

        【6】冀宏.液壓閥芯節(jié)流槽氣穴噪聲特性的研究[D].杭州:浙江大學,2004.

        【7】冀宏,傅新,楊華勇.非全周開口滑閥穩(wěn)態(tài)液動力研究[J].機械工程學報,2003(6):13-17.

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