[發(fā)明專利]一種降低多路閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的環(huán)形凸臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010413650.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN111637106A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宏;周思聰;盧宇;關(guān)天元;張瑞軒;張端政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B13/02
• 分類號(hào): F15B13/02;F16K11/07;F16K47/02;F16K3/314
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種降低多路閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的環(huán)形凸臺(tái)，屬于工程機(jī)械中多路閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域。環(huán)形凸臺(tái)為在傳統(tǒng)多路閥閥芯的直桿中段上增加環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，該環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與多路閥閥芯為一體結(jié)構(gòu)，能夠有效減小閥芯整體穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力同時(shí)滿足工程強(qiáng)度需求。所述環(huán)形凸臺(tái)共兩個(gè)，對(duì)稱分配在A口和B口下方的閥芯中段上，半徑介于直桿和多路閥通徑之間。本發(fā)明在基本不改變?cè)卸嗦烽y的壓力流量曲線的同時(shí)，有效的將液流引導(dǎo)向閥體壁面使其流速損失，減小了液流直接作用在閥芯壁面的沖擊力，從而顯著降低了閥芯所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，提高了多路閥綜合性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程機(jī)械中多路閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，涉及一種降低多路閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的環(huán)形凸臺(tái)。

背景技術(shù)

液壓傳動(dòng)技術(shù)具有傳遞效率高，布局靈活等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工程傳動(dòng)系統(tǒng)中占有重要地位?，F(xiàn)如今，液壓技術(shù)已經(jīng)在在工程、農(nóng)業(yè)、船舶、航空航天、軍工等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。在這樣的背景下，液壓技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是關(guān)鍵液壓元件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力更是重中之重。

對(duì)于控制閥來說，對(duì)控制性能影響最大的是閥芯在通流過程的力學(xué)特性，閥在工作過程中閥芯受到多個(gè)力的同時(shí)作用，其中包括液動(dòng)力、彈簧力、摩擦力等，其中液動(dòng)力對(duì)閥芯的力學(xué)性能影響最大，也是多路閥優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)。根據(jù)閥芯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)液動(dòng)力分為瞬態(tài)液動(dòng)力和穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。與穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力相比，瞬態(tài)液動(dòng)力在液動(dòng)力中所占比重較小，僅在研究比例閥、伺服閥等精密液壓元件時(shí)需要考慮瞬態(tài)液動(dòng)力的影響。對(duì)于大流量多路閥，閥芯的控制性能主要由穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力決定。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力過大可能會(huì)引起閥芯動(dòng)作失效故障，并且會(huì)造成信號(hào)干擾引起閥芯動(dòng)作紊亂，影響閥的穩(wěn)定性和可靠性。

目前，在國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了不少研究，有學(xué)者對(duì)滑閥內(nèi)部不同流道布置情況下的流動(dòng)過程進(jìn)行了分析與比較，得到通過改變閥的進(jìn)出油口與沉割槽的相對(duì)尺寸與位置可以減小穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，但是改變了閥本身的壓力流量特性曲線，且未能顯著優(yōu)化閥芯所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。國(guó)外學(xué)者對(duì)進(jìn)行了大量的研究，提出了錐形閥桿等優(yōu)化結(jié)構(gòu)，雖不改變閥本身的壓力流量特性曲線，但是穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力方面優(yōu)化效果小。

本發(fā)明根據(jù)工程應(yīng)用的多路閥模型為研究對(duì)象，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以數(shù)值模擬為研究手段，提出了一種降低多路閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的環(huán)形凸臺(tái)，在出口流量損失很小的情況下，有效降低了多路閥閥芯在工作過程所受的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，進(jìn)一步提升其綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高現(xiàn)有的多路閥綜合性能，提出一種結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單的環(huán)形凸臺(tái)，該環(huán)形凸臺(tái)能顯著降低多路閥閥芯所受的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，提高多路閥綜合性能，同時(shí)出口流量損失很小。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種降低多路閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的環(huán)形凸臺(tái)，所述的環(huán)形凸臺(tái)為在傳統(tǒng)多路閥閥芯的直桿中段上增加環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，該環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與多路閥閥芯為一體結(jié)構(gòu)，能夠有效減小閥芯整體穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力同時(shí)滿足工程強(qiáng)度需求。所述環(huán)形凸臺(tái)共兩個(gè)，對(duì)稱分配在A口和B口下方的閥芯中段上，其中，P口為多路閥入口，T口為多路閥出口，A口連接液壓元件的入口，B口連接液壓元件的出口。

所述的A口(B口)下方環(huán)形凸臺(tái)左邊界(右邊界)到節(jié)流槽頂端的距離L2為：L1_{最大開口度}≤L2≤L1_{液動(dòng)力極值處}+a。

所述的環(huán)形凸臺(tái)的直徑d為：0.727D≤d≤0.875D，直徑d越大，閥芯所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力越小，出口流量損失越大，根據(jù)實(shí)際工程需求選值。

所述的環(huán)形凸臺(tái)的厚度為L(zhǎng)3，大小滿足可承受多路閥閥芯實(shí)際工作最大受力即可。

所述的環(huán)形凸臺(tái)的加工圓角為R，大小由閥芯中段直徑?jīng)Q定，目的是為了增加閥芯和環(huán)形凸臺(tái)整體強(qiáng)度，減少環(huán)形凸臺(tái)左右截面的應(yīng)力集中問題。