[發明專利]一種射流管伺服閥中磨損對其性能影響的分析方法

有效

• 申請號: 201110339387.X
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102375939A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 姚金勇;畢煌鑫;張坤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種射流管伺服閥中磨損對其性能影響的分析方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：利用G.Sundarajan塑變模型V=[β×L×μ×(n+1)]/{A×Se×[1-C×(Tc-300)]×ecn+1}]]>求得徑向間隙處的磨損體積V，假設徑向間隙誤差，求出磨損體積V′=π(D+Δ-Δ02)2l-π(d-Δ-Δ02)2l,]]>根據方程V′＝2V求出徑向間隙的時間函數方程Δ＝f(t)；

式中，β是仰角大于臨界值的磨粒所占的比例；L是磨程；e是應變；n是應變強化指數；S_e是應力常數；T_c是開氏溫度；C是流變應力的溫度系數；A是流變應力的相關參數；μ是摩擦系數；e_c是表面臨界應變；V′為磨損體積；D為閥套內直徑；d為閥芯直徑；l為磨損長度；Δ為徑向間隙大小；Δ₀初始徑向間隙的大小；

步驟二：利用沖蝕模型求得工作棱邊的磨損量m′＝EAt，假設工作棱邊圓角，求出磨損體積V′′=∫0r2R2-(y-R)2(r-r2-(y-r)2)dy,]]>根據方程EAt＝ρV″求出棱邊圓角的時間函數方程r＝f(t)；

式中，E為磨損率，kg/(m²·s)；K為取決于被沖蝕材料的常數；m_p為顆粒的沖蝕速率，m/s；A為被沖蝕材料的面積，介于0和1之間；V_p為顆粒的沖蝕速率，m/s；α為顆粒的沖蝕角；F(α)為取決于材料的顆粒沖擊角函數；n為為指數常數，大小取決于材料；r為磨損后的圓角半徑；R為閥芯半徑；ρ為油液密度；

步驟三：利用沖蝕模型求得接收口處的磨損量m′＝EAt，假設射流口到接收口的間距，求出磨損體積根據方程EAt＝ρV″′求出射流口到接收口的間距的時間函數方程l_c＝f(t)；

式中，l_c0為噴嘴到接收孔初始距離；x＝l_c-l_c0；d_n為兩接收孔半徑；

步驟四：流管伺服閥的滑閥級工作過程中同時存在工作棱邊圓角和徑向間隙，根據流體在閥口的流動遵循質量守恒方程和動量守恒方程，求得滑閥流量方程：

Q=CdA′2(p1-p2)/ρ=K′((r+Δ)2+(s+r)2-r)]]>

從而求出滑閥中磨損對流量性能的影響；式中C_d為流量系數，0.60-0.70，對滑閥來說，推薦值為0.68；A′為節流口過流面積，B為節流口寬度，對于滑閥來說為方孔等效寬度，B＝Darcsin(b/D)，b為閥套矩形窗口寬度，D為閥芯直徑，S為滑閥開口量大小；p₁為供油壓力；p₂為回油壓力；r為工作棱邊圓角，Δ為徑向間隙；K’為流量增益，

K=CdB2(p1-p2)/ρ;]]>

步驟五：根據噴嘴接受器油液流動示意圖，求出射流流體流束作用到兩個接收孔上的力

式中ρ為油液密度；f_R為接收孔的截面積；f_j1和f_j2為噴嘴和左右接受孔的重疊面積；λ為噴嘴到接收器的距離與噴嘴半徑的比值，λ＝l_c/r_j；為噴嘴出口的射流束流型系數，由實驗確定；v_R1，v_R1為兩接收孔內液流流速，計算中設v_R1≈v_R1；v₀₁，v₀₂為兩個接收孔內反向流出液流的速度；

因此兩接收口的壓力差為射流管放大器的負載流量的平均值為將ΔP和q_LR以線性化的形式表達之

ΔP=∂P∂ϵϵ-∂P∂qqLR=kpϵϵ-kpqqLR]]>

qLR=∂q∂ϵϵ-∂q∂pΔp=kqϵϵ-kqpΔp]]>

式中ε為噴嘴偏移量；

計算可得射流放大器的壓力增益

其流量增益為

式中μ_j為噴嘴流量系數；P_S為供油壓力；r_j為噴嘴半徑；r_R為接受孔半徑；f₀為噴嘴偏移量為0時噴嘴和左右接受孔的重疊面積；f_j為噴嘴截面積。