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。
图1 阀芯间隙配合几何模型
Navier-storkes方程是描述粘性流体运动的基本方程，其基本表述为：
（1）
考虑到阀芯间隙中的尺寸效应，可以忽略油液质量力，又缝隙圆环具有轴向几何对称性，在轴向的任何截面上速度分布是相同的，故可取阀芯表面一点作为
第七章液压传动 本章重点 掌握液压传动的原理及系统的组成与功用； 掌握柱塞泵、齿轮泵、叶片泵的组成、工作原理、应用特点及泵的图形符号；掌握活塞式液压缸的结构、工作原理及有关计算和应用特点以及密封、缓冲和排气； 掌握单向阀、换向阀、溢流阀的工作原理，会识别其图形符号； 会识别减压阀、顺序阀、节流阀、调速阀的图形符号； 掌握液压基本回路的工作原理。 本章内容提要 (一) 1、液压传动特点 与机械传动，电气传动等传动相比，液压传动具有结构紧凑、传动力大、定位精确、运动平稳、易于实现自动控制，机件润滑良好，寿命长等优点，因此，液压传动广泛应用于机械工业、冶金工业、石油工业、工程建筑，船舶、航空、军事、宇航等工业部门。其不足之处在于传动效率较低，不宜作远距离传递，不宜于高温或低温条件下工作，以及液压元件精度要求高，成本高等缺点。 （二）液压传动的工作原理及液压系统的组成 1、液压系统的组成 任何一个简单而完整的液压系统，均由以下四个部分组成： (1）动力元件（油泵）：其作用是向液压系统提供压力油，是系统的动力源。（2）执行元件（油缸或马达）：其作用是在压力油的作用下，完成对外作功。（3）控制元件：如溢流阀、节流阀、换向阀等，分别控制系统的压力、流量和流向，以满足执行元件对力，速度和运动方向的要求。 （4）辅助元件：如油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等。 2、液压传动的基本原理：液压传动是以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力的一种传动方式 3、液压传动的应用特点 1) 易于获得很大的力和力矩 2) 调速范围大，易实现无级调速 3) 质量轻，体积小，动作灵敏 4) 传动平稳，易于频繁换向 5) 易于实现过载保护 6) 便于采用电液联合控制以实现自动化 7) 液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长 8) 液压元件易于实现系列化、标准化、通用化
三级项目-液压滑阀卡紧力 机械工程学院 液压流体力学课程三级项目液压滑阀中液压卡紧力的计算与分析 组员: 指导教师: 2013/10/18 前言 在实际生产设备中安装的滑阀式换向阀, 在使用中经常出现动作失灵的现象, 经检查是滑阀阀芯“卡死”。一般会有如下几个原因: (1)由于加工工艺不完善。零件加工工艺和磨损等原因，柱塞为圆锥型。阀芯和阀套的滑动副之间有一定的间隙, 在正常充满油液的条件下, 摩擦力应该是很小的, 但是由于加工锥度的原因, 在圆柱滑动副的密封长度内, 各个截面上的环形缝隙中的流体压强分布不均, 对柱体产生侧向力, 这个侧向力使得阀芯和阀套之间产生摩擦力导致了滑阀卡紧现象。(2)由于液压油污染，液压元件受污染物的磨损和侵蚀使摩擦副摩擦变形，从而产生不同心度，也会产生液压卡紧。 (3)系统工作参数偏高。系统工作压力偏高，使磨损加剧，使阀体，阀芯产生形状误差，阀的泄露增大，引起油液和阀的温升偏高，阀芯处于高温的油液中，温升速度远大于阀体，使得配合间隙减少，甚至发生卡紧。本文详细推导了滑阀卡紧现象的相关公式, 并借助这些公式说明了阀芯“卡死”产生的原因, 并提出了相关解决方案。 第一章液压阀上的作用力 液压阀的阀芯在工作过程中所受的作用力是多种多样的，掌握各种作用力的特点及计算方法是分析液压阀的基础。下面将介绍液压阀设计中常见的集中作用力。1-1 液压力
液压元件中，由于液体重力引起的液体压力相差对于 液压力而言是极小的，可以忽略不计。因此，在计算时认为同一容腔中液体的压力相同。 作用在容腔周围固体壁上的液压力F的大小为 p 式1-1 FPd,pA,,A 当壁面为平面时，液压力F为压强p与作用面积A的p 乘积，即 FpA,p 1-2 液动力 立体经过阀口时，由于流动方向和流速的变化造成液 体动量的改变，使阀芯受到附加的作用力，这就是液动力。在阀口开度一定的稳定流动情况下，流动力为稳态液 动力;当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力的作用。1. 稳态液动力 如图1-1所示，取进出口之间的阀芯与阀体孔所构成 的环形通道为控制体积。对于某一固定的阀口开度 x而言，根据动量定理，控制体积对阀芯轴线方向的 稳态液动力的计算公式为 Fs 式1-2 FqvCCWxp,,,,,,cos2cossdV2 式中——油液密度 , ——流经阀口的流量 q ——阀口的射流角 , ——阀口的流量系数 Cd ——阀口的流速系数 CV W ——阀口梯度
液压与气压传动知识点 1、液压与气压工作原理:它首先通过能量转换装置(如液压泵，空气压缩机)将原动机(如电动机)的机械能转变为压力能，然后通过封闭管道，控制原件等，由另一能量转换装置(液压缸或者气缸，液压马达或气动马达)将液体(气体)的压力能转变为机械能，驱动负载，使执行机构得到所需要的动力，完成所需的运动。 2、液压与气压传动系统的组成:动力元件，执行元件，控制调节元件，辅助元件，工作介质。 3、黏性的意义：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质成为液体的黏性。 常用的黏度有3种：动力黏度，运动黏度，相对黏度。 4、液压油分为3大类：石油型、合成型、乳化型。 5、液体压力有如下的特性：1、液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。2、静止液体内任意一点的压力在各个方向上都相等。 5、液体压力分为绝对压力和相对压力。 6、真空度：如果液体中某一点的绝对压力小于大气压力，这时，比大气压小的那部分数值叫做真空度。 7、帕斯卡原理：P19 8、理想液体：一般把既无黏性又不可压缩的液体称为理想液体。 9、恒定流动：液体流动时，若液体中任何一点处的压力、速度和密度等参数都不随时间而变化，则这种流动称为恒定流动(或定常流动、非时变流动)。 当液体整个作线形流动时，称为一维流动。 10、液流分层，层与层之间互不干扰，液体的这种流动状态称为层流。 液流完全紊乱，这时液体的流动状态称为紊流。 11、临界雷诺数P23 雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，黏性力起主导作用，液体处于层流状态。 12、连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 13、伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 14、动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。 15、沿程压力损失：液体在等径直管中流动时，因黏性摩擦而产生的压力损失称为沿程压力损失。 16、局部压力损失：液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液体会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。17、液压冲击：在液压系统中，由于某种原因，系统中某处的压力会在某一瞬间会突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 81、危害：系统中出现液压冲击时，液体瞬间压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。液压冲击会损坏密封装置、管道或液压元件，还会引起设备振动，产生很大噪声。有时，液压冲击会使某些液压元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作，影响系统正常工作。 19、气穴现象：在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。如果液体中的压力进一步降低到饱和蒸气压时，液体将迅速气化，产生大量蒸气泡，这时的气穴现象将会愈加严重。
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。 图1 阀芯间隙配合几何模型 Navier-storkes方程是描述粘性流体运动的基本方程，其基本表述为： （1） 考虑到阀芯间隙中的尺寸效应，可以忽略油液质量力，又缝隙圆环具有轴向几何对称性，在轴向的任何截面上速度分布是相同的，故可取阀芯表面一点作为
仿真分析液压卡紧现象 1、仿真分析方法 基于Fluent软件对液压卡紧现象进行仿真分析。首先利用Inventor软件建立带有锥度的间隙密封卡紧模型，使用ICEM对模型流体域进行网格划分，最后采用Fluent对网格模型进行压力场仿真，对获取的数据进行分析计算，得到最优的间隙密封结构。 2、模型参数 滑阀卡紧力仿真几何模型以阀芯、阀套间隙密封中流场为基型，采用三维模型的形式。模型的基本参数为：密封长度为20mm，阀套的直径为20.05，阀心的大端直径为20.01，小端直径为20mm。
顺锥模型示意圈如图所示，其中1d 、2d 、0D 、e 别为小端直径、大端直径、阀套孔直径、偏心量，1P 、2P 为进出口压差，参数设置如前文所述。将倒锥模型导入到Fluent 软件中。 滑阀间隙密封内部流场仿真分析结果如图所示，图1为阀总表面压力分布图，图2为模型上下对称面压力分布曲线。由图可知，压力沿Ｘ轴从12Mpa 到2MPa 依次减小，由于仿真模型的偏屯、量是沿着Ｙ轴正方向，根据前文的理论分析可知，由于阀忘下对称面间隙高度小，压力下降慢，故下对称面的压力高于上对称面压力，与仿真结果一致，如图所示。最终会产生一个使阀芯沿Ｙ轴负方向运动的力，使阀，芭对中。在Fluent 中设置力监测器，得出阀芯沿Ｙ轴的受力为14.31N ，使阀巧对中。因此，阀芯的顺锥模型有利于滑阀的对中。
倒锥模型与顺锥模型结构上基本相同，只是在阀芯的安装方向上有所不同，倒锥模型阀狂大端朝向高压进口腔。将模型导入到Fluent中，边界条件与顺锥设置相同。 由图可知，压力在阀巧表面沿Ｘ轴方向依次减小，但是分布并不均匀，滑阀上对称面压降比上对称面的压降慢，在曲线上显示为上对称面曲线在下对称面曲线上方，两曲线形成一封闭区域，由公式可知，封闭区域对阀拉圆周表面积分即为阀巧卡紧力大小。在Fluent中设置力传感器，监测得到阀孩受到的卡紧力为12.20N，方向沿着Ｙ轴正方向，最终会使阀总向阀孔底侧壁面移动，直到卡死。
6。专题研究 6.1液压伺服阀、比例阀、数字阀在水轮机调节行业中的应用 6.1.1 概况 为满足大吨位操作功的需要，水轮机调速系统的执行机构往往由液压系统构成。尽管液压传动已经历了很长的发展历史，然而，现代电液随动技术在水轮机调速器中的应用历史也只不过短短数十年的时间。就现代电液随动技术的发展进程而言，其历史可追溯到二战后期，1940年底在飞机上首先出现了电液伺服系统，其滑阀由伺服电机驱动，伺服电机惯量很大，成了限制系统动态特性的主要环节。直到20世纪50年代后期才出现以永磁力矩马达－喷嘴挡板阀为先导级的伺服阀，使电液伺服系统成为当时响应最快、控制精度最高的随动系统。20世纪60年代后期随着各种结构电液伺服阀的相继问世，电液伺服系统已逐渐成为武器、航空、航天自动控制以及一部分民用工业设备自动控制的重要组成部分；此时在水轮机调速器中也出现过电液伺服系统的少量尝试。但是，由于电液伺服阀对油液清洁度要求十分苛刻，制作成本与维护费用较高，系统能耗也大，难以在一般民用工业领域得到广泛应用。因此，人们迫切希望开发一种可靠、廉价，控制精度和响应特性均能满足一般工业设备实际需要的电液控制技术，这就是上世纪60年代末以来工业伺服技术和电液比例技术得以发展的背景。 工业伺服阀的主要特点是：以高性能伺服阀为基础，增大电气－机械转换环节的输出功率，适当简化阀的结构，着重改善阀的耐油污
能力，并降低制作成本。比例阀则是以传统工业用液压阀为基础，采用可靠、廉价的模拟式电气－机械转换组件和与之相应的阀内结构设计，从而获得对油质要求与一般工业阀相同、廉价、阀内压力损失低、性能又能满足一般工业控制设备要求的比例元件。 此外，自从模拟式电液比例元件成功应用起，人们就开始注意到数字式或脉冲式液压元件的开发。这类元件的优点是对油液污染不敏感、工作可靠、重复精度高、成批生产的性能一致性好。随着计算机控制日益广泛的应用，人们迫切希望能用计算机直接控制流体脉冲，使液压元件数字化，上世纪80年代出现的高速开关阀现已部分取代了比例阀或伺服阀工作，在微机实时控制的电液随动系统应用中取得一席之地并独树一帜。 就水轮机调速器的电液随动系统而言，高档伺服阀(如喷嘴挡板伺服阀)、工业伺服阀(如动圈－滑阀式伺服阀)的正式应用起步于上世纪70年代，到90年代中期已十分普及；自90年代后期比例阀、高速开关阀也已开始逐渐得到应用，如今这类系统已得到大量使用，并得到水电行业用户的广泛认可与采纳。 6.1.2 比例阀 比例阀控制流体属于模拟式流体控制，比例阀是介于普通工业液压阀和电液伺服阀之间的一种液压阀。一般由比例电磁铁与相应机能的阀件组成。比例电磁铁由线圈、铁芯、固定件组成，而由其推动的阀件可以是压力阀、流量阀、方向/流量阀或复合阀。比例电磁铁巧妙地利用了磁性材料磁通密度的饱和特性，使电磁作用力与电流成比
2.5孔口和间隙的流量—压力特性 在液压元件中，普遍存在液体流经孔口或间隙的现象。液流通道上其通流截面有突然收缩处的流动称为节流，节流是液压技术中控制流量和压力的一种基本方法。能使流动成为节流的装置，称为节流装置。例如，液压阀的孔口是常用的节流装置，通常利用液体流经液压阀的孔口来控制压力或调节流量；而液体在液压元件的配合间隙中的流动，造成泄漏而影响效率。因此，研究液体流经各种孔口和间隙的规律，了解影响它们的因素，对于理解液压元件的工作原理、结构特点和性能是很重要的问题。 2.5.1 孔口的流量—压力特性 孔口是液压元件重要的组成因素之一，各种孔口形式是液压控制阀具有不同功能的主要原因。液压元件中的孔口按其长度l 与直径d 的比值分为三种类型：长径比l/d ＜0.5的小孔称为薄壁孔；长径比0.5＜l/d ＜4的小孔称为厚壁孔或短孔；长径比l/d ＞4的小孔称为细长孔。这些小孔的流量—压力特性有共性，但也不完全相同。 ⒈薄壁孔 薄壁孔一般孔口边缘做成刃口形式，如图 2.28所示。各种结构形式的阀口就是薄壁小孔 的实际例子。液流经过薄壁孔时多为紊流，只有 局部损失而几乎不产生沿程损失。 设薄壁孔直径为d ，在小孔前约d /2处，液 体质点被加速，并从四周流向小孔。由于流线不 能转折，贴近管壁的液体不会直角转弯而是逐渐 向管道轴线收缩，使通过小孔后的液体在出口以 下约d /2处形成最小收缩断面，然后再扩大充满整个管道，这一收缩和扩大的过程便产生了局部能量损失。 设最小收缩断面面积为A c ，而小孔面积为A T ，则最小收缩断面面积与孔口截面面积之比称为截面收缩系数，即 T c c A A C （2.61） 收缩系数反映了通流截面的收缩程度，其主要影响因素有：雷诺数Re 、孔口及边缘形式、孔口直径 d 与管道直径d 1比值的大小等。研究表明，当d 1/d ≥7时，流束的收缩不受孔前管道内壁的影响，这时称之为完全收缩；当d 1/d ＜7时，由于小孔离管壁较近，孔前管道内壁对流束具有导流作用，因而影响其收缩，这时称液流为不完全收缩。 选择管道轴线为参考基准，对1—1截面和2—2截面列写伯努利方程，得 图2.28 通过薄壁小孔的液流
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.
液压控制系统（王春行编）课后题 答案 第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为P L，阀位移X V时，阀的负载流量为q L
X v 的位置。 零位工作点的条件是q L =P L =X v =O 。 5、 在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时， 应如 何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益K q =^，为放大倍数，直接影响系 统的开 环增益 流量-压力系数2-旦，直接影响阀控执行元 P L 件的阻尼比和速度刚度。 压力增益心=卫，表示阀控执行元件组合启 X V 动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影 响？为 什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特 性？ 答：理想零开口滑阀K co =0 ，K po =，而实际零开口 滑阀由于 径向间隙的影响，存在泄漏流量 忑。=孕，K po = 32 Cd F ，
两者相差很大。 32 戶r c 7 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 &理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀总存在径向间隙和工作边圆角的影响。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径d=8 10-3m，径向间隙r c=5 10-6m，供油压力P s=70 105Pa，采用10号航空液压油在409工作，流量系数C d =0.62，求阀的零位系数。解：零开口四边滑阀的零位系数为：
第五章液压控制元件及应用 第一节液压控制阀概述 液压控制阀是液压系统中的控制元件，用来控制系统中油液的流动方向、油液的压力和流量，简称液压阀。根据液压设备要完成的任务，我们对液压阀作相应的调节，就可以使液压系统执行元件的运动状态发生变化，从而使液压设备完成各种预定的动作。 液压阀按连接方式，可分为 1.管式连接 2.法兰式连接 3.板式连接 根据用途，液压阀可分为 方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 第二节方向控制阀及应用 在液压系统中，用来控制油液流动方向的阀统称方向控制阀，简称方向阀。 一、换向阀 换向阀利用阀芯和阀体间相对位置的改变，来控制油液的流动方向，接通或关闭油路，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。 1.工作原理 当阀芯在阀体内作往复滑动时，便可改变各油口之间的连通关系，从而改变油液的流动方向。 2.图形符号及含义 （1）“位”数和“通”数 “位”数：指换向阀的工作位置数，即阀芯的可变位置数。用方（或长方）框表示，有几个方框就表示有几“位”。 “通”数：指换向阀与系统油路相连通的油口数目。方框中的箭头表示两油口连通，但不一定为油液的实际流向；“┴”“丅”表示该油口被阀芯封闭，此路不通。箭头或“┴”、“丅”与方框的交点数有几个即为几“通”。 图5-2为常用换向阀“位”和“通”的图形符号。 图5-2换向阀“位”和“通”图形符号 控制滑阀移动的方法有很多，常见的换向阀操纵方式符号见图5-3。
图5-3换向阀操纵方式符号 a)手柄式b)机动式c)电磁动 d)弹簧控制 e)液动f)液压先导控制g)电液控制 3.常态位 4. 滑阀机能 指三位阀在常态位时各油口的连接关系。 在分析和选择滑阀机能时，常考虑以下几方面： （1）泵是否卸荷 （2）缸锁紧或浮动 （3）换向平稳性与精度 （4）启动平稳性 5. 几种常用的换向阀 滑阀式换向阀按操纵方式可分为手动、机动、电动、液动和电液动等类型。 （1）手动换向阀 手动换向阀是依靠手动杠杆的作用力驱动阀芯运动实现换向，按其操作机构形式可分为手柄操作式和手轮操作式两种类型，分别通过推动手柄或转动手轮来改变阀芯位置。 a）、c）弹簧复位式结构及图形符号b）、d）钢球定位式结构及图形符号 图5-4手柄操作换向阀 1-手柄? 2-阀芯? 3-弹簧 手动换向阀操作简便，工作可靠，适用于动作变换频繁、工作持续时间短的场合，常用于行走机械的液压系统中。 （2）机动换向阀
动叶可调式轴流风机动叶卡涩原因分析及处理 摘要：动叶可调式轴流风机运行的可靠性对电厂正常安全经济运行至关重要。 掌握动叶可调式轴流风机的工作原理，并在实际工作中分析出现的问题并解决， 总结经验教训，有利于提高风机运行的稳定性。 关键词：动叶可调式轴流风机；叶片卡涩；处理 1背景与设备简介 秦岭发电厂有2台660MW在网运行燃煤机组，#7、#8锅炉为东方锅炉集团 公司引进日立技术生产制造的超临界变压直流本生型锅炉，其型号为 DG2141/25.4-Ⅱ6型，采用单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道结构。一次风机 为双级动叶可调轴流式，风烟系统采用两台动叶可调轴流式送风机和引风机平衡 通风，其中一次风机、送风机、引风机均为成都电力机械厂生产制造，引进德国KKK公司AP系列动叶可调轴流通风机专有技术。其中近年来一次风机在运行过程中多次发生调节机构故障，被迫降出力处理，严重影响机组的安全性。通过对多 次现场故障原因进行分析，结合动叶调节机构工作原理以及其他同类型电厂的常 见故障处理情况，提出动叶可调轴流风机的动叶调节机构的故障处理方法及防范 措施，降低动叶调节风机叶片卡涩的故障率，提高动叶可调风机的运行可靠性。 2原因分析及处理方案 动叶可调风机叶片运行中改变角度原理是根据负荷变化情况，由自动控制系 统发出指令通过电动执行器带动一整套的动叶调节机构动作，从而达到改变叶片 角度的目的。动叶调整机构由机械部分和液压部分组成，机械部分包括电动执行器、调节拐臂、配重块、拉叉及轮毂内部叶片转动机构。风机出现叶片卡涩后可 以从以下方面进行原因分析及处理。 2.1电动执行器及调节机构 2.1.1执行器故障排查 电动执行器布置在风机外侧，是最容易检查判断的设备。风机运行中可以用 槽钢或角铁把电动执行器与调节机构之间的连接臂焊接固定至风机壳体或基座上，保证叶片固定不动，脱开连接臂与执行器之间的连接螺栓。动作一下执行器，看 执行器是否运转正常，如不正常，则需更换电动执行机构。脱开电动执行器之前 应先记录下原电动执行器的开度，以便于更换执行器后风机叶片开度对位。 2.1.2外部叶片调节机构故障排查 在判断电动执行机构无故障后，风机停运，开启液压油泵，如液压油压力、 流量正常，检查动叶调节机构。检查拉叉部位是否有卡涩，拉叉固定螺栓是否有 松脱后卡涩现象，如无异常，则松开拉叉与旋转油封连接的螺栓，脱开调节臂与 电动执行机构的连接螺栓，保持调节机构自由，手动上下拉动调节臂，如调节机 构传动轴卡涩，则调节机构内的调节轴承损坏，需更换调节臂轴承；如调节臂上 下拉动正常，调节机构轴不动，需检查调节臂与调节机构传动轴之间的顶死是否 松动。 2.2液压系统 2.2.1液压系统原理 液压系统如图2所示，主要由旋转油封、调节滑阀、液压缸及附属液压油站 系统组成。 1-拉叉2-旋转油封3-拉叉接头4-限位螺栓5-调节阀阀芯6-调节臀部7-错油孔
滑阀偶件精密配套技术研究 作者：廖翔 来源：《科学与财富》2016年第07期 摘要：滑阀产品生产，在单个零件制造完成后，偶件精密孔、轴间隙配套的成功与否是产品能否顺利出厂交付的关键，由于航空精密液压控制系统滑阀偶件的配合精度要求较高，一般要求配合间隙公差均在0.0025以下，有的甚至仅为0.001，在目前的技术状况下，这样的配套精度难于实现互换性配套。在生产工艺过程中，通常先将阀套零件加工合格，并将孔尺寸差标定在配合间隙公差的一半范围内，采用以孔尺寸作为基础配做阀芯外径尺寸实现配套，由于配做阀芯外径尺寸主要采用精密配磨工艺直接磨削保证要求，配磨尺寸的精度和尺寸稳定性是配套成功的关键所在。长期以来，由于配磨尺寸不稳定，配套合格率较低不能有效实现配套，所以库存未配套成功的零件越来越多，造成大量半成品积压库存。不但造成大量反复加工、半成品积压、生产资金占用，而且严重影响准时交付率。 关键词：阀套零件；阀芯外径；精密液压滑阀偶件；圆磨床；磨削；研磨 1. 技术方案的调研与论证 精密液压滑阀偶件是航空燃油和控制系统的关键零件，在系统工作中作为运动部件，要求运动灵活具有较高的可靠性，除单个零件要保证较高的精度外，保证配套精度是最为关键的环节。经调研咨询，常用配套的工艺主要有以下几种方式。 1. 1 互换性配套 即将孔、轴分别控制在某一尺寸范围内，配套时不用核对零件编号和尺寸，任意将孔轴零件组合就能实现配套保证配套间隙。一般应用在大批量生产，专用加工设备精度较高、检测自动化的民用行业，如汽车、工程机械等行业， 1.2选配配套 无法实现互换性配套精密偶件，将孔、轴尺寸分别控制在某一尺寸范围内，配套时根据测量数据进行一对一的配套方法，配套成功后偶件间的所属零件不得相互串混，必须保持原有配套关系不变。一般应用在大批量生产，如汽车、燃机中的喷油器偶件等。 1.3配磨配套 采用以孔尺寸作为基础，根据孔尺寸计算出需要配套芯的外径尺寸，采用精密配磨工艺配磨阀芯外径实现配套，这种工艺方法，配套间隙公差为0.004左右时配套合格率较高，间隙公差小于0.003后合格率较低，其主要原因是受机床摩擦力、爬行现象影响机床实际进给值与输
第二章 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀?什么是实际滑阀？ 理想滑阀：径向间隙为零，节流工作边锐利的滑阀 实际滑阀：存在径向间隙，节流工作边有圆角的滑阀 3、什么是三通阀、四通阀?什么是双边滑阀、四边滑阀?它们之间有什么关系? “二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。 “双边滑阀”、“四边滑阀”是指换向阀有两个、四个可控的节流口。 一般情况下，三通阀是双边滑阀，四通阀是四通阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么? 阀的工作点是阀的压力—流量曲线上的点。零位工作点即曲线的原点，又称零位阀系数。零位工作点的条件是0===v L L x p q 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时应如何选定阀的系数？为什么？ 流量增益q q = x L V K ∂∂，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。流量-压力系数c q =-p L L K ∂∂，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。压力增益p p =x L V K ∂∂，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响，为什么要研究实际实际零开口滑阀的泄漏特性? 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量 2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。
基于流体-固体耦合的液压滑阀开启过程仿真分析与优化 张胜;王强;何晓晖;高亚明;王新文 【摘要】To improve the working capability of the spool during the opening process of hydraulic spool valve,a three-dimensional numerical model is established based on fluid-structure interaction theory and dynamic mesh technology,and the movement of spool under the action of driving force,spring force and flow force is simulated.The internal flow channel structure is improved in view of stress on spool.The objective functions of peak value of the maximum von Mises stress and flow force are set up through least squares fit and BP neural network,with four structural parameters of improved spool notches and convex being taken as the optimization object.The optimal values of four structure parameters of notches and convex platform are determined by using genetic algorithm.After optimization,the maximum von Mises stress is decreased by 22.0％,and the maximum flow force is decreased by 16.3％.Results show that the spool valve opening performance is obviously improved through the study of the optimization design of structural parameters of spool.%为改善液压滑阀开启过程中阀芯的工作性能,基于流体-固体耦合理论和动网格技术,建立滑阀开启过程三维流体-固体耦合数值分析模型,对阀芯在驱动力、弹簧力及液动力作用下的动作过程进行了模拟分析.针对阀芯受力分析结果,改进滑阀内部流道结构;以改进后阀芯槽口和凸台的4个结构参数为优化对象,利用最小二乘拟合和反向传播神经网络构建最大冯米塞斯应力与液动力峰值的目标函数,借助遗传算法确定了槽口和凸台的4个结构参数最优值.研究结果表明:优化后阀芯所受液动力和最大
液压系统 使用及保养和维修 手 册 （液压系统使用前请仔细阅读此手册！！！）
内容简介 一、概述 二、液压油的使用及管理 三、液压设备的安装配管及配线 四、液压系统的冲洗 五、液压泵的使用 六、电磁阀的使用 七、综合阀的使用 八、蓄能器的使用 九、滤油器的使用 十、油缸的使用 十一、系统调试的注意事项 十二、系统的维护和保养 十三、液压阀的清洗 十四、液压系统常见故障及排除方法 一、概述 1、本液压系统是海门液压公司为我公司设计制造的倾炉系统。精选了国内优质
液压元件、附件。液压系统总体结构先进合理、可靠，易于维修，符合GB3766－87《液压系统通用技术条件》中的各项技术要求。 2、本液压系统采用了封闭式的油箱结构，所以允许在聚尘大的恶劣环境下工作。但使用时应注意清扫液压设备上的粉尘，以保证液压系统具有良好的散热性及便于维护。 一）、结构特征 1、油泵电机采用卧式安装，使油泵具有良好的散热性及便于维护。 2、液压阀采用叠加阀及手动多路阀，使系统操作方便。 二）、液压系统的主要技术参数 液压系统最高工作压力：Pmax＝12Mpa~15Mpa 油泵总流量：15~150L／min 电机总功率：4KW~37KW 电源：380V 50HZ 油箱容积：300L~1200L 系统油液正常工作范围：20℃≤T≤50℃ 液压系统推荐使用介质 夏季：N68抗磨液压油 冬季：N46抗磨液压油 油液正常工作清洁度要求：NA39级（NAS16.38标准） 二、液压油的使用及管理 1、若工作介质为液压油，建议使用46号抗磨液压油。若工作介质为阻燃液压油，建议使用水-乙二醇。 2、禁止使用与图纸不符的工作介质，禁止混合使用新旧液压油或与润滑油。 3、保持液压油的清洁度符合技术要求规定的范围内。 4、及时发现和更换已氧化的或乳化的液压油。一般使用寿命为12-18个月。 5、液压油必需经过过滤后方可加入系统，并从空滤器处加入，以免混入水或其它杂质。 6、油位下降过大，会引起设备损坏或故障，应将油箱中的油量维持在最大和最
液压阀选型设计指南 1 范围 本规范规定了液压阀的设计原则、注意事项、液压阀各项参数的选择，以及例举了液压阀选型选型的案例。 2 规范性引用文件 下列文件的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 786.1 流体传动系统及元件图形符号和回路图.第1部分：用于常规用途和数据处理的图形符号 Q/SY 015 041 液压阀选用规范 3 术语、符号及定义 Q/SY 015 041确定的术语、符号和定义适用于本文件。 3.1 压力控制阀 在液压系统中,用来控制流体压力的阀通称为压力控制阀。 3.2 流量控制阀 在液压系统中,用来控制流体流量的阀统称为流量控制阀。 3.3 方向控制阀 在液压系统中,用来控制流体流动方向的阀通称为方向控制阀。 3.4 多路换向阀 由两个以上换向阀为主体的组合阀,在不同液压系统中常将安全阀、单向阀、过载阀、补油阀、分流阀、制动阀等阀类组合在一起。 3.5 公称流量 液压阀名义上规定的流量。 3.6 公称通径
代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。 3.7 额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。 4 工作原理与结构型式 4.1 液压阀的分类 根据液压阀在液压回路中所起的作用,通常分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、多路换向阀、截止阀、逻辑元件及其它七大类, 七大类型的阀根据功能的不同又有所细分，详见表1。 表1 液压阀按功能分类表 根据液压阀的结构，可分为滑阀、转阀和座阀。滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度。锥阀与球阀阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。 而按安装连接方式，液压阀又可分为管式阀、板式阀、叠加阀、插装阀。管式阀直接与油管连接，安装方便，但系统分散，管路复杂，易出现漏油故障点。板式阀与叠加阀阀体进出口通过连接板与油管连接，便于集成。插装阀将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能，结构紧凑。
一，基本慨念 1，液压传动装置由动力元件，控制元件，执行元件，辅助元件和工作介质（液 压油）组成 2，液压系统的压力取决于负载，而执行元件的速度取决于流量，压力和流量是 液压系统的两个重要参数 其功率N=PQ 3, 液体静压力的两个基本特性是:静压力沿作用面内法线方向且垂直于受压面; 液体中任一点压力大小与方位无关. 4，流体在金属圆管道中流动时有层流和紊流两种流态，可由临界雷诺数 （Re=2000～2200）判别，雷诺数（Re ）其公式为Re=VD/υ，（其中D 为水力 直径）， 圆管的水力直径为圆管的内经。 5,液体粘度随工作压力增加而增大，随温度增加减少;气体的粘度随温度上升而变 大, 而受压力影响小;运动粘度与动力粘度的关系式为ρ μν=， 6，流体在等直径管道中流动时有沿程压力损失和局部压力损失，其与流动速度 的平方成正比.22ρλv l d p =∆, 2 2 v p ρξ=∆. 层流时的损失可通过理论求得λ=64e R ；湍流时沿程损失其λ与Re 及管壁的粗糙度有关；局部阻力系数ξ由试 验确定。 7，忽略粘性和压缩性的流体称理想流体, 在重力场中理想流体定常流动的伯努利方程为γρυ++22 P h=C(常数)，即液流任意截面的压力水头，速度水头和位置 水头的总和为定值，但可以相互转化。它是能量守恒定律在流体中的应用;小孔 流量公式q=C d A t ρp ∆2,其与粘度基本无关；细长孔流量q=∆l d μπ1284P 。平板缝隙流量q=p l bh ∆μ123 ,其与间隙的 三次方成正比，与压力的一次与方成正比. 8,流体在管道流动时符合连续性原理,即2111V A V A =,其速度与管道过流面积成 反比.流体连续性原理是质量守衡定律在流体中的应用.
第一章 1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。 动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。 执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。 控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。 辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、油雾器等。 1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压 力还是液体动压力实现传动的？ 答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。 执行元件的运动速度取决于流量Q ，与压力无关。 液压传动是通过液体静压力实现传动的。 第二章 2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？ 答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa ∙s （帕∙秒）；工程单位：P （泊）或cP （厘泊）。 （2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为s m 2，工程制的单位为St （沲,s cm 2），cSt （厘沲）。 （3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE ，美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。
2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ，若流量q=25L/min 。求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少？ 解： 由题意 41πD 211ν =q ∴ 1ν=4q/π D 21=0.094m/s 又 ∵q= 41πD 222ν ∴2ν=0.034m/s q 1=4 1π(D 21-d 21)1ν=3.86x104-m 3/s=23.16L/min q 2=4 1π(D 22-d 22)2ν=3.74 x104-m 3/s=22.44 L/min 2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H 。已知吸油管内径d=60mm ，泵的流量q=160L/min ，泵入口处的真空度为2×104Pa ，油液的运动黏度υ=0.34×10-4m 2/s,密度ρ=900kg/m 3，弯头处的局部阻力系数ξ=0.5，沿程压力损失忽略不计。 解：设吸油管入口处截面为1-1截面，泵入口处的截面为2-2截面 列1-1、2-2截面处的伯努利方程： 由1u A 1=2u A 2 ∵A 1>>A 2 所以1u <<2u ，1u 可忽略不计，且h w 忽略不计 ∴01=P ,0,011==h u ； ∴该状态是层流状态，即221==αα )(10242a p P ⨯-=, s H h s m u ==22),(943.0 代入伯努利方程： 08.2008.99002 )943.0(900210200024+⨯⨯+⨯⨯+⨯-=++s H )(15.28.990008 .2002)943.0(900210224m H s =⨯-⨯⨯-⨯=∴液压泵的吸油 高度s H 为2.15m. 2-14 题2-14图所示的柱塞直径d=20mm ，缸套的直径D=22mm ；长l=70mm ，柱塞在力