液压锥阀的气穴研究

时间:2017/6/13 15:39:00 来源:本网 添加人:admin

  随着液压技术向着高速、高压、大功率、小型化方向的发展,在液压控制阀中的节流部位很容易发生气穴现象。气穴的产生会使阀的特性变坏,使液压系统产生振动、噪声,使金属表面气蚀、损坏零件,缩短液压元件和管道的寿命;造成流量的压力脉动,使系统刚性降低,以及油液变质等等不良后果。因此认识液压阀中产生气穴的状况、气穴与阀口形状的关系,以及液压阀中气穴产生的界限,以避免产生气穴现象是极其重要的事情。本文就锥阀阀口的形状与气穴的关系进行了分析研究。

  1锥阀座倒角长度的影响锥阀几乎没有倒角时(如所示),液流通过阀口进行节流。对于扩散流动和收缩流动两种情况,只要一节流就在下游侧射流表面上产生气穴。

  而当阀座上有倒角s(如所示),开始在下游侧射流表面产生很少的气穴,很快在倒角入口处开始产生气穴。

  2气穴对锥阀口流量的影响通过锥阀口的流量可写成公式:-阀座与阀芯之间间隙;一锥阀口上、下游两侧的压力差锥阀口的流量系统,即(2)对倒角相对长度s/h不同的锥阀口,把上游压力户1固定,让下游压力外变化,即使其两侧压差今一户2变化,压差~变化与通过阀口的流量Q及流量系统Cq的关系如示。当阀座没有倒角时如气穴的产生不影响流量特性,流量系数为常数,流量随压差的增大而增大。当阀座有倒角S且s/A> 1时,从阀座倒角入口0.1mm处取进入点,其压力为户。1(如(b))。随着气穴的产生,0.1几乎等于零,流量饱和一阀口流量处于闭锁状态,流量系数变小。当s/h近似1时,阀的流量特性如所示。随着气穴的产生,倒角入口处的压力pa 1不连续地下降,流量Q和流量系数Cq不连续地增加,其后po.i慢慢接近于零时,阀口的流量处于闭锁状态,稳定在一定值上,而流量系数气穴。而在收缩流动时,因流道面积越往后越窄,所1994-2016ChinaAcademic 3扩散流动与收缩流动时锥阀座倒角处的压力分布如果把(a)的扩散流动与(b)的收缩流动进行比较,锥阀芯表面与阀座倒角处的表面虽然是平行的,但过流断面面积却发生了不同的变化。设锥阀顶角为2,在扩散流动时,倒角入口处的过流断面面积为Kdh,而出口处的面积为K(d+ 2hsin)h,面积的扩大比为1+2fsin;而在收缩流动时,却是完全相反的。所以,在扩散流动的锥阀中,在倒角入口处流道最狭窄,往后逐渐扩大。实际上流束在入口处因急骤收缩,流束更为狭窄。根据柏努利方程,在入口流束收缩断面处压力最低(如(a)所示,比下游压力2低的多,因此容易产生以倒角处表面上的压力是从上游压力户1向下游压力2慢慢地下降,如(b)所示。因此在收缩流动的倒角处很难发生气穴现象。实际上在倒角入口处,因为有流束的分离、收缩,在该处有一压力下降的现象。

  4锥阀口气穴的分析液流通过阀口时,表征气穴发生倾向的系数K为下游压力户2与上下游压力差~ =户1一2之比值,即:K值越小,越容易发生气穴。

  在阀口流量处于闭锁状态时,因倒角入口处的压力几乎等于零,此时的流量可用上游压力"与倒角入口处的压力pa 1之差表示为:大流量系数。

  由图可知,在s/h接近1时,Kc值最大,因而最容易产生气穴。当s/h再增大时,K.值开始减小。s/h在0~2时,Kc值较小,即不容易发生气穴现象。另外从能够看出扩散流动比收缩流动容易产生气穴,而从也可看出,收缩流动的Kt.值均较扩散流动的Kt.值为小,即扩散流动比收缩流动容易产生气穴。

  5结论由以上分析知,为了避免或尽量减少气穴产生的可能性,在设计锥阀时,需要注意,如果取阀座的倒角长度S,节流处间隙h当S/h1时,容易产生气穴,而且随着气穴的产生,流量和轴向推力发生不连续的变化。另外,阀座有倒角时,扩散流动也比收缩流动容易产生气穴。气穴系数K的临界值为0.4.

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