液壓滑閥卡緊力

1、液壓滑閥中液壓卡緊力的液壓滑閥中液壓卡緊力的計算與分析計算與分析學(xué)院：機械工程學(xué)院專業(yè)：09卓工機電控制組員：蘇國青 孫景龍 王志辰 王娟 張志壯指導(dǎo)教師：高殿榮項目目的：項目目的：學(xué)習(xí)和掌握偏心環(huán)形縫隙中的相關(guān)公式及理論在液壓滑閥中液壓卡緊力的計算與分析中得應(yīng)用，掌握減小液壓卡緊力的方法。項目要求：項目要求：1.查閱相關(guān)文獻，綜述液壓滑閥中液壓卡緊力的計算與分析的研究現(xiàn)狀2.分析壓滑閥中液壓卡緊力產(chǎn)生的原因3.計算和分析壓滑閥中液壓卡緊力的大小4.給出減小液壓滑閥中液壓卡緊力的措施并加以分析一、液壓滑閥中液壓卡緊力的計算與分一、液壓滑閥中液壓卡緊力的計算與分析的研究現(xiàn)狀析的研究現(xiàn)狀現(xiàn)在世界范

2、圍內(nèi)對液壓卡緊力的研究主要集中在一下幾個方面：現(xiàn)在世界范圍內(nèi)對液壓卡緊力的研究主要集中在一下幾個方面： 1.開均壓槽，抵消液壓卡緊力。國外的許多知名公司取消了在柱塞副中開均壓槽的做法，如Rexroth公司等。但這并不能說明柱塞副中液壓卡緊力的危害不大。這些知名公司的零件加工精度極高，柱塞與缸孔的錐度可以說是微乎其微，其液壓卡緊力相當(dāng)?shù)男。巡蛔阋杂绊懫湫阅芎蛪勖?，因而采取了這種降低成本的做法。2. 利用柱體的錐度來獲得對中力。凡是流向固定不變的圓柱滑動副，均可采用錐度來獲得對中力，這樣滑動副的摩擦力能減得很小。在某些情況下，我們也可在結(jié)構(gòu)上采取措施，使流向要改變的滑動副始終產(chǎn)生對中力，成為低摩

3、擦滑動副。這種結(jié)構(gòu)方案的油缸活塞滑動副已成功地應(yīng)用于飛行模擬器和醫(yī)療器械 3.利用“顫振”減小卡緊力。使柱體與套之間產(chǎn)生某種微小位移的“顫振”運動，這可以比較有效地消除庫倫摩擦，使柱體處于摩擦力較低的動摩擦狀態(tài)，并且可以防止柱體由于停留時間過長而產(chǎn)生卡緊力。對于采用電一機械轉(zhuǎn)換器作為控制器件的電液伺服閥、電液比例閥，這是一種普遍采用的方法。二、液壓滑閥中液壓卡緊力產(chǎn)生的原因：二、液壓滑閥中液壓卡緊力產(chǎn)生的原因：1.定義：液壓卡緊是由于液體流過閥芯閥體間的配合間隙時, 作用在閥芯上的徑向不平衡力使閥芯卡住而產(chǎn)生的現(xiàn)象2.原因：1）徑向不平衡力引起的液壓卡緊2）閥芯閥孔加工質(zhì)量差引起的液壓卡緊3）

4、油液中極性分子的吸附作用4）油液中雜質(zhì)楔入配合間隙5）滑閥移動時的附加阻力（一）、徑向不平衡力引起的液壓卡緊（一）、徑向不平衡力引起的液壓卡緊 閥芯與閥孔都是完全精確的圓柱形, 徑向間隙中不存在任何雜質(zhì), 徑向間隙處處相等, 這種理想狀態(tài)在實際生產(chǎn)中難以實現(xiàn), 所以存在徑向不平衡液壓力,計算公式 :F 的方向和偏心方向一致, 即F方向向下, 將閥芯進一步向下壓向閥體孔壁。當(dāng)e =h2h1時, 閥芯出現(xiàn)“卡死現(xiàn)象”（二）、閥芯閥孔加工質(zhì)量（二）、閥芯閥孔加工質(zhì)量差引起的液壓卡緊差引起的液壓卡緊: :(1) 由于機床不精確, 加工的閥芯有錐度, 當(dāng)錐度大端在高壓腔, 便形成液壓卡緊。(2) 閥芯熱

5、處理后, 沒有時效處理, 時間一長,內(nèi)應(yīng)力釋放而變形, 產(chǎn)生阻力。(3) 閥芯(閥孔) 軸向拉毛而產(chǎn)生徑向不平衡液壓力。(4) 閥芯銳邊因蓋碰形成突起, 而產(chǎn)生液壓力矩, 突起部分壓向閥孔。(5) 閥芯臺肩環(huán)形槽是在熱處理前加工的, 閥芯熱處理后再精加工, 有可能使環(huán)形槽深淺不一致,而產(chǎn)生徑向不平衡液壓力。(6) 閥芯臺肩的環(huán)形端面與軸線垂直度誤差大,易產(chǎn)生閥芯轉(zhuǎn)動力矩, 若閥芯與閥孔間隙較小, 閥芯容易卡住。（三）、油液中極性分子的吸附作用：（三）、油液中極性分子的吸附作用： 不平衡徑向力使閥芯向閥孔一邊靠近, 因而產(chǎn)生阻礙閥芯運動的摩擦力。一段時間后, 軸向卡緊力突然增加, 甚至在卸壓后仍

6、緊密地粘附在孔壁上,這是由于油液中的極性分子(如油性的酸類物質(zhì))堵塞所致。在高壓下, 軸向卡緊力總是迅速產(chǎn)生(高壓下停留860 s) , 然后趨向一最大值。卸壓后,軸向卡緊自然消失的時間比形成的時間稍長。（五）、滑閥移動時的附加阻力：（五）、滑閥移動時的附加阻力：與徑向力產(chǎn)生的同時, 有時閥芯或閥套在工作壓力下產(chǎn)生彈性變形的附加阻力, 以及在閥芯和閥套間隙中液體邊界層產(chǎn)生的附加阻力。這些阻力使閥芯運動產(chǎn)生軸向卡緊。 當(dāng)油溫升高閥芯與閥孔的膨脹系數(shù)不同, 而閥芯卡住現(xiàn)象也時有發(fā)生（四）、油液中雜質(zhì)楔入配合間隙：（四）、油液中雜質(zhì)楔入配合間隙： 油液中的污垢顆粒和縫隙阻塞現(xiàn)象也是引起液壓卡緊的重要

7、原因, 如果使用過濾精度為10m左右的濾油器就能有效地防止卡死現(xiàn)象。三、徑向不平衡力引起的液壓卡緊力計算公式：三、徑向不平衡力引起的液壓卡緊力計算公式：閥孔和具有錐度長為L的閥芯間隙 cos101ehhcos202ehh10h20h閥孔與閥芯同心時進出口間隙高度； e偏心距； 令2100/hh eh10當(dāng)p兩端液壓差。pLdF27. 0在液壓技術(shù)中計算液壓卡緊力時，為使閥芯安全工作可近似估算為求出卡緊力后可由閥芯與閥孔的摩擦系數(shù)來計算推動閥芯所必需的軸向推 動力，以作為液壓閥設(shè)計的依據(jù)。例題計算：四、減小液壓滑閥卡緊力的措施四、減小液壓滑閥卡緊力的措施由于加工圓柱體或閥套缸筒等內(nèi)孔時不可能絕對

8、無錐度,圓柱滑動副間隙中,除了少數(shù)特例外,流體往往不可能固定單一的流向,所以卡緊力是客觀存在的,只能采取措施減小它。1.開均壓槽2.改進設(shè)計方法3.利用“顫振”減小卡緊 4.提高機加工和裝配質(zhì)量5.提高油液清潔度,防止油液污染1.1.開均壓槽開均壓槽 減小液壓滑閥卡緊力簡單而行之有效的方法是在圓柱體上或閥套缸筒等內(nèi)孔開平衡壓力的槽(均壓槽) ,因為即然產(chǎn)生液壓卡緊力的原因是圓柱體上壓力分布不均勻,則開了均壓槽就能使圓柱體上不同壓力區(qū)互相溝通,使壓力分布趨于均勻,這個問題就得到解決。 根據(jù)實踐證明,在閥芯上開一條槽可使卡緊力減小到無均壓槽的58 % ,開3條槽可降到24 % ,這就是滑閥閥芯和某

9、些柱塞上都開有環(huán)狀槽的道理。2.2.改進設(shè)計方法改進設(shè)計方法(1) 可以將閥芯適當(dāng)部位加工成錐形,將閥芯沿高壓側(cè)向低壓側(cè)方向做成微小順錐度,即小端在高壓側(cè),大端在低壓側(cè),直徑只差13m。這時閥芯對閥孔中心有自行調(diào)整的性能,使阻力減小,但這種方法工藝復(fù)雜。(2) 由干式電磁鐵改為濕式電磁鐵,電磁鐵的推桿由動密封改為端面靜密封,摩擦阻力減小,閥芯移動靈活。 使柱體與套之間產(chǎn)生某種微小位移的“顫振”運動,這可以比較有效地消除庫倫摩擦,使柱體處于摩擦力較低的動摩擦狀態(tài),并且可以防止柱體由于停留時間過長而產(chǎn)生卡緊力。對于采用電- 機械轉(zhuǎn)換器作為控制器件的電液伺服閥、電液比例閥,這是一種普遍采用的方法。在

10、輸入的控制信號上疊加一個頻率為50200 Hz ,幅值不超過額定電流20 %的正弦或其他波形的顫振電流,就可以獲得滿意的效果。3.3.利用利用“顫振顫振”減小卡緊力減小卡緊力(1) 盡可能減小熱處理的變形量。(2) 熱處理后的中心孔在精加工前一定要仔細(xì)研磨修整,以獲得較高的表面質(zhì)量和較小的形位公差; (3) 精加工后應(yīng)仔細(xì)消除毛刺,銳邊倒鈍。保證銳邊的部位不應(yīng)倒角和修圓,以免影響軸向尺寸,如伺服閥中的控制邊等; (4) 修復(fù)閥孔精度時一般采用研磨和珩磨。閥孔成批加工時,采用金剛石鉸刀,可以提高形位公差及尺寸精度; (5) 結(jié)合面各聯(lián)接螺釘?shù)木o固力應(yīng)均勻,以免組合螺栓預(yù)緊力過大;(6) 嚴(yán)格執(zhí)行裝配工藝規(guī)程。實測各相配件的尺寸和形位公差,根據(jù)要求選配間隙;(7) 嚴(yán)格控制閥芯和閥孔的制造精度，圓度和圓柱度的控制。4.4.提高加工質(zhì)量提高加工質(zhì)量維護保養(yǎng)要嚴(yán)格執(zhí)行各項制度和規(guī)程。提高油液清潔度,防止油液污染,對普通控制閥,要求油液的過濾精度不低于0. 03 mm。（主要針對問題：油液中極性分子的吸附作用，油液中雜質(zhì)楔入配合間隙。）5.5.提高油液清潔度提高油液清