新型液動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳靜，趙峰，徐金程，曾慶康

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

新型液動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳靜，趙峰，徐金程，曾慶康

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

根據(jù)某商用重型車雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中執(zhí)行元件的工作原理，設(shè)計(jì)了一種液動(dòng)換向閥——應(yīng)急閥，該閥采用環(huán)型槽的閥芯，且閥芯開孔，其閥芯結(jié)構(gòu)具有一定的新穎性，為工程實(shí)際所采用。

應(yīng)急閥；液動(dòng)換向閥；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.004

CLC NO.:U463.4 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-08-02

引言

由于雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有正常和應(yīng)急兩種工作狀態(tài)，應(yīng)急閥作為核心部件可實(shí)現(xiàn)兩種工況的切換，而目前國內(nèi)在應(yīng)急閥方面的研究幾乎沒有，故參考國外樣件自行設(shè)計(jì)。

1、設(shè)計(jì)要求

所設(shè)計(jì)的應(yīng)急閥實(shí)質(zhì)上是個(gè)二位四通液動(dòng)換向閥，能夠根據(jù)液壓油的壓力實(shí)現(xiàn)雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常和應(yīng)急兩種工況的切換。

設(shè)計(jì)要求如表1所示。

表1 閥的設(shè)計(jì)要求

2、應(yīng)急閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1應(yīng)急閥結(jié)構(gòu)圖

該閥由閥體、閥芯等部分組成，且只有一個(gè)液壓油控制口K1，且閥芯開孔d，如圖1。在應(yīng)急閥換向前，壓力為p1的油進(jìn)入應(yīng)急閥，直接作用在閥芯左端，由于液壓力p1大于閥芯右端的彈簧力F1，所以閥芯克服彈簧阻力向右移動(dòng)，使主泵油路接通，主泵的液壓油經(jīng)應(yīng)急閥流入動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，實(shí)現(xiàn)正常液壓助力工作狀態(tài)。這時(shí)，副泵輸出的液壓油經(jīng)閥芯小孔d直接流回油箱。

當(dāng)主泵系統(tǒng)出現(xiàn)問題（故障），主泵壓力油路切斷，應(yīng)急閥閥芯左端液壓力p1=0，應(yīng)急閥閥芯在彈簧彈力F1的作用下回位，接通副泵油路，副泵的液壓油直接經(jīng)應(yīng)急閥流入動(dòng)力轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)向。

在應(yīng)急閥的運(yùn)行過程中，閥芯在閥體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況可以近似簡化成一個(gè)液壓彈簧——質(zhì)量塊系統(tǒng)。為了減小液體所產(chǎn)生的液動(dòng)力，閥芯采用環(huán)形槽設(shè)計(jì)；如圖1所示閥芯中部開孔，不僅可以在正常工況下使副泵液壓油直接流回油箱，還減小了整個(gè)閥芯的質(zhì)量，提高了應(yīng)急閥的響應(yīng)速度。

3、主要參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 幾何尺寸的確定

（1）進(jìn)出油口直徑d0

式中：Qg——應(yīng)急閥的公稱流量；vg——流速；

（2）閥芯臺肩大直徑D

設(shè)計(jì)了Z型折疊非穩(wěn)定光學(xué)諧振腔，對N2稀釋劑燃燒驅(qū)動(dòng)連續(xù)波DF激光器輸出光譜特性進(jìn)行了研究分析.結(jié)果表明，相對于He稀釋劑，采用N2稀釋劑的DF激光輸出光譜向長波偏移，波長大于4.0 μm的3P10～3P13譜線有效輸出，且各振動(dòng)能級躍遷譜線為更高轉(zhuǎn)動(dòng)量子數(shù)躍遷譜線.DF激光器輸出的各支譜線存在譜帶間和譜帶內(nèi)競爭，且競爭表現(xiàn)出中心譜線競爭激烈，邊緣譜線向中心譜線轉(zhuǎn)移的趨勢.改變?nèi)紵曳磻?yīng)氧化劑過量系數(shù)，能夠在一定程度上調(diào)節(jié)DF激光輸出譜線分布，在光學(xué)參數(shù)不變的情況下各單一譜線存在最佳的主反應(yīng)配比.過量的副燃料主要為滿足氣動(dòng)性能需求，在合適范圍內(nèi)變化的副燃料比對輸出譜線及分布影響較小.

當(dāng)閥芯有孔時(shí)，式中λ1=1.7。

（3）閥芯臺肩小直徑d

（4）閥口最大開口量δmax

（5）有效封油長度lf和封油長度Lf

式中：Δr——應(yīng)急閥閥芯與閥體孔的單邊配合間隙；

Zf——應(yīng)急閥內(nèi)泄漏封油面數(shù)；

μ——油液動(dòng)力粘度；

[qnx]——內(nèi)泄漏量允許值，一般（l/min）；

Z——應(yīng)急閥封油長度Lf內(nèi)的均壓槽數(shù)；

b——應(yīng)急閥均壓槽寬度；

由分析可知，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力一定時(shí)，彈簧剛度的大小直接決定各閥閥芯的開口量大小及閥的響應(yīng)速度，從而影響整個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向操作時(shí)間及轉(zhuǎn)向力大小。

3.2 彈簧剛度的計(jì)算

（1）作用于應(yīng)急閥閥芯上的理想液壓作用力F1

由圖2.13可知，穩(wěn)定狀態(tài)下，作用于應(yīng)急閥閥芯上的理想液壓作用力為

（2）作用于應(yīng)急閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力Fw1

（3）應(yīng)急閥彈簧剛度K1

根據(jù)應(yīng)急閥受力平衡方程可得

通過計(jì)算、試制與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，最終得出性能相對穩(wěn)定的相關(guān)參數(shù)，如表2所示。

表2 應(yīng)急閥設(shè)計(jì)參數(shù)

4、結(jié)語

作為一種新型的液動(dòng)換向閥——應(yīng)急閥能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)換向，且能滿足雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩種工況的切換，符合雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，為國內(nèi)雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自主研發(fā)與應(yīng)用提供了有益的參考。

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[3] 張利平.液壓閥原理、使用與維護(hù):第二版[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.1.

[4] 陸一心.液壓閥使用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[5] 陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊:第3版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[6] 宋宏堯,丁忠堯等.液壓閥設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1982:234-289.

[7] 薛梅.液動(dòng)力對滑閥式換向閥的影響[J].煤礦機(jī)械，2012.4,33(4):101-103.

Structure design of new type hydraulic reversing valve

Chen Jing, Zhao Feng, Xu Jincheng, Zeng Qingkang
( Mechanical and Electronic Dept. Taizhou Polytechnical Institute, Jiangsu Taizhou 225300 )

According to a heavy duty commercial vehicle double loop hydraulic power steering system components working principle, design a hydraulic reversing valve, emergency valve, the valve with annular grooves on the valve core, and the valve opening, the valve core structure has certain novelty, used for practical engineering.

the emergency valve; the hydraulic reversing valve; Structure design

U463.4

A

1671-7988(2016)01-08-02

陳靜，講師，就職于泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院。江蘇省泰州市職業(yè)技術(shù)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。