《非全周开口滑阀U型阀口设计方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非全周开口滑阀U型阀口设计方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103591325 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103591325 A (21)申请号 201310507490.X (22)申请日 2013.10.24 F16K 3/30(2006.01) (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大 街西段 438 号 (72)发明人 孔祥东 艾超 宋豫 夏庆超 周芬 (74)专利代理机构 石家庄一诚知识产权事务所 13116 代理人 崔凤英 (54) 发明名称 非全周开口滑阀 U 型阀口设计方法 (57) 摘要 本发明涉及一种非全周开口滑阀 U 型阀口设 计方法， 所述方法步。
2、骤包括 ： 计算 U 型节流槽的阀 口过流面积、 计算阀口开度与等效过流面积的关 系、 计算节流槽加工特征半径、 计算节流槽特征深 度。通过计算过流面积曲线与实测曲线对比图进 行参数修正， 得到理想的结构参数和流量特性曲 线。 根据本发明的优化设计方法， 在设计非全周开 口 U 型滑阀时， 提出所需的滑阀流量特性曲线， 即 可求解出所设计滑阀的主要结构参数， 对滑阀的 生产实践具有直接指导作用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 1。
3、03591325 A CN 103591325 A 1/1 页 2 1. 一种非全周开口滑阀 U 型阀口设计方法， 其特征在于 ： 所述方法的步骤如下， 1） 根据面积公式 计算 U 型节流槽的阀口过流面积 ； 式中， A阀口过流面积、 A1由阀口圆弧所围面积、 A2矩形面积 ； 2） 根据公式 得到阀口开度与等效过流面积之间关系 ； 式中， Q滑阀出流流量、 Cq流量系数、 A阀口过流面积、 P阀口前后压差、 油液密度 3） 计算节流槽加工特征半径 Rn； 选取若干个 Rn值及节流口个数， 其中 R1 R2 R3.， 分别代入公式 绘制不同 Rn下计算所得开口度与过流面积曲线， 由于公式 A。
4、(x) 在小开口处忽略了面 积A2的影响， 如若图中Rm-1对应的曲线与测试曲线最为吻合， 但由于Rn的真实值应比Rm-1略 大， 因此此处取 Rn=Rm， 确定了 Rn值 ； 式中 A(x)阀口过流面积、 x阀口开度、 Rn节流槽加工特征半径 4） 计算节流槽特征深度 Dn； 由实测曲线中选取一点 x1处总过流面积 A1， 已知节流口个数， 代入公式 通过计算得出过流面积与实测曲线对比图， 根据过流面积 A 随着 Dn、 Rs、 Rn增大而增大 的变化规律， 适当增大 Dn1， 通过对比图适当调整 Dn， 最终确定 Dn值 ； 式中， Dn节流槽特征深度、 A过流面积、 Rn节流槽加工特征半。
5、径、 Dn1x1点的节流 槽特征深度、 x1实测曲线中某一开口度、 A1x1点对应的过流面积、 Rs阀芯半径。 权 利 要 求 书 CN 103591325 A 2 1/4 页 3 非全周开口滑阀 U 型阀口设计方法 技术领域 0001 本发明涉及一种滑阀的阀口设计方法， 特别涉及一种非全周开口滑阀 U 型阀口设 计方法。 背景技术 0002 已知， 根据滑阀的开口形式， 滑阀可分为全周开口滑阀和非全周开口滑阀。其中， 非全周开口滑阀就是在阀芯上均布有不同形状的节流槽及其组合。 非全周开口滑阀阀口的 水力半径大， 抗阻塞性能好， 容易获得较小的稳定流量， 相对于全周开口滑阀而言， 它的面 积梯。
6、度容易控制、 流量调节范围宽， 流量微调性能优良， 可使液压执行机构获得良好的运动 性能。由于非全周开口滑阀具有上述优点， 因此被广泛应用于工程机械液压主控制阀。工 程机械液压系统的操作舒适性、 可靠性、 安全性及节能等特性在很大程度上取决于液压主 控制阀的性能。 而优良的操作性、 抗振性及低噪声是液压主控制阀应该具有的性能， 因此在 对液压主控制阀的设计时， 计算主控制阀阀口流量是最基本的环节。液压控制阀对流量的 控制特性本质上取决于其阀口面积和流量系数， 通过合理配置节流槽， 可以获得所需的阀 口面积曲线。 确定主控制阀阀口流量， 计算非全周开口滑阀阀口面积， 掌握滑阀节流槽尺寸 的计算方。
7、法， 对于工程机械液压主控阀、 液压比例阀及伺服阀的设计及性能预测具有重要 意义， 是液压控制元件设计的关键环节。 0003 目前， 对于非全周开口 U 型滑阀阀口的设计领域仅利用节流面串联和最小过流面 分别计算等截面和渐扩形节流槽阀口面积的确定原则， 推导出 U 型节流槽阀口面积的计算 公式， 再利用叠加原理获得 U 型非全周开口滑阀的阀口面积， 建立 U 型非全周开口滑阀的 阀口面积的计算程序， 但并未对滑阀节流槽端部半径和深度这两个参数的求解问题进行研 究， 亦未将阀口开度与过流面积公式相结合对节流槽端部半径和深度的求解进行公式分 析， 故而无法对 U 型非全周开口滑阀的设计和生产实践做。
8、出直接指导。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种根据所需的流量特性曲线求解出阀口的关键结构参数 近似值、 通过绘图分析来优化参数的非全周开口滑阀 U 型阀口设计方法。 0005 本发明所述方法的步骤如下， 0006 1） 根据面积公式 0007 0008 计算 U 型节流槽的阀口过流面积 ； 0009 式中， A阀口过流面积、 A1由阀口圆弧所围面积、 A2矩形面积 ； 0010 2） 根据公式 说 明 书 CN 103591325 A 3 2/4 页 4 0011 0012 得到阀口开度与等效过流面积之间关系 ； 0013 式中， Q滑阀出流流量、 Cq流量系数、 A阀口过流面积、 。
9、P阀口前后压差、 油液密度 0014 3） 计算节流槽加工特征半径 Rn； 0015 选取若干个 Rn值及节流口个数， 其中 R1 R2 R3.， 分别代入公式 0016 0017 绘制不同 Rn下计算所得开口度与过流面积曲线， 由于公式 A(x) 在小开口处忽略 了面积A2的影响， 如若图中Rm-1对应的曲线与测试曲线最为吻合， 但Rn的真实值应比Rm-1略 大， 因此此处取 Rn=Rm， 确定了 Rn值 ； 0018 式中， 式中 A(x)阀口过流面积、 x阀口开度、 Rn节流槽加工特征半径 0019 4） 计算节流槽特征深度 Dn； 0020 由实测曲线中选取一点 x1处总过流面积 A1。
10、， 已知节流口个数， 代入公式 0021 0022 通过计算得出过流面积与实测曲线对比图， 根据过流面积 A 随着 Dn、 Rs、 Rn增大而 增大的变化规律， 适当增大 Dn1， 通过对比图适当调整 Dn， 最终确定 Dn值 ； 0023 式中， Dn节流槽特征深度、 A过流面积、 Rn节流槽加工特征半径、 Dn1x1点的 节流槽特征深度、 x1实测曲线中某一开口度、 A1x1点对应的过流面积、 Rs阀芯半径。 0024 与已有方法相比， 本发明方法的有益效果为 ： 在设计 U 型非全周开口滑阀时， 已知 滑阀的流量特性曲线， 根据本发明的优化设计方法， 即可求解出所设计滑阀的主要结构参 数。
11、， 设计过程简单、 快速、 准确， 对滑阀的生产实践具有直接指导作用。 附图说明 0025 图 1 为非全周开口 U 型滑阀结构图 ； 0026 图 2 为 U 型节流槽阀口面积计算示意简图 ； 0027 图 3 为理论开口度与过流面积曲线图 ； 0028 图 4 为不同 Rn下计算所得开口度与过流面积曲线图 ； 0029 图 5 为 Dn1=2mm 时计算过流面积与实测曲线对比图 ； 0030 图 6 为本发明的流程框图。 0031 附图标号 ： 1阀体、 2U 型节流槽。 具体实施方式 0032 如图 1 所示， 图 1 为本发明设计的非全周开口 U 型滑阀结构图， 下面结合附图和实 说 。
12、明 书 CN 103591325 A 4 3/4 页 5 施例对本发明做进一步的说明 ： 0033 如图 2 所示， U 型节流槽的阀口过流面积 A 与节流槽加工特征半径 Rn、 节流槽特征 深度 Dn、 阀芯半径 Rs和节流槽个数 n 有关。由于圆弧所对应的柱面面积近似于圆弧所围面 积 A1， 故用 A1代替 ； 图中阴影部分面积近似于矩形面积 A2， 故用 A2代替。 0034 U 型节流槽的阀口过流面积可描述为 0035 0036 经过计算解得， 当 0 x Rn时， 0037 0038 式中 A(x)阀口过流面积、 x阀口开度、 Rn节流槽加工特征半径当 x Rn时， 0039 004。
13、0 0041 式中 ： Dn节流槽特征深度、 A过流面积、 Rn节流槽加工特征半径 0042 计算过程中做了如下假设 ： 0043 1、 在小开口处忽略了圆柱面弧度的影响 ； 0044 2、 在小开口处认为忽略了面积 A2的影响。 0045 通过上述计算得出的阀口结构参数还不够准确， 应根据阀口过流面积随结构参数 Dn节流槽特征深度、 Rs阀芯半径、 Rn节流槽加工特征半径的变化规律加以修正。根据 分析得知 Rn对过流面积 A 的影响权重大于 Dn， Dn对过流面积 A 的影响权重远大于 Rs； 且面 积 A 随着 Dn、 Rs、 Rn的增大而增大。节流口的个数与过流面积成正线性相关， 是对 。
14、A 影响最 大的因素。 0046 根据对某比例方向阀的阀芯开口度与流量关系的测量及公式 0047 0048 得到阀口开度与等效过流面积之间的关系图， 如图 3 所示。 0049 式中， Q滑阀出流流量、 Cq流量系数、 A阀口过流面积、 P阀口前后压差、 油液密度 0050 计算 Rn值 ： 0051 适当选取若干个 Rn值及节流口个数， 其中 R1 R2 R3.， 分别代入公式 说 明 书 CN 103591325 A 5 4/4 页 6 0052 0053 绘制不同 Rn下计算所得开口度与过流面积曲线图。 0054 假如图中 Rm-1所对应的曲线与测试曲线最为吻合。但由于公式 “” 在小开。
15、口处忽略了面积 A2的影响， 故 Rn的真实值应比 Rm-1略大， 因此在此处取 Rn=Rm。 0055 计算 Dn值 ： 0056 由实测曲线中选取一点 x1处总过流面积 A1， 已知节流口个数， 代入公式 0057 0058 得出 Dn。并得出计算过流面积与实测曲线对比图。根据过流面积 A 随着 Dn、 Rs、 Rn 增大而增大的变化规律， 适当增大 Dn1， 最终确定 Dn值。 0059 实施例 1 ： 计算 Rn值， 选取节流口个数为 2， 将 Rn=0.8， Rn=0.9， Rn=1 分别代入公式 绘制曲线如图 4 所示。由图中可知当 Rn=0.9 时， 曲线与测试曲线最为吻合， 但。
16、由于公式 在小开口处忽略了面积 A2的影响， 故 Rn 的真实值应比 Rn=0.9 略大， 在此处取 Rn=1。 0060 实施例 2 ： 计算 Dn值， 由曲线知在 x=Rn=1mm 处总过流面积 Au=3mm2， 因节流口个数 为 2， 代入公式 0061 得 Dn=2mm。经计算得出 Dn1=2mm 时计算过流面积与实测曲线对比图， 如图 5 所示。 根据过流面积 A 随着 Dn、 Rs、 Rn增大而增大的变化规律， 增大 Dn， 最终确定 Dn=2.3mm。 说 明 书 CN 103591325 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103591325 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103591325 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103591325 A 9 。