现有阀控数字液压缸中集成的滑阀通常采用全周开口,其流量增益大、阀芯所受液动力大,严重影响数字液压缸的起动和切换时的动态响应特性。针对6种典型非全周开口滑阀结构,计算了各阀芯节流槽过流面积,确定了在过流面积相同的情况下,一级(U、V、K形)和二级(UU、UV、UK形)节流槽的结构参数;比较了不同结构形式的非全周开口滑阀的数字液压缸在阶跃信号下的响应和阶跃负载扰动的响应。仿真及实验结果表明相较其他阀口形式,节流槽采用K形及UK形结构时,数字液压缸在阶跃输入信号下的响应较好;而相较于UK形节流槽,阀芯采用K形节流槽时,滑阀控制的数字液压缸的负载刚度更好,速度冲击更小,但活塞无杆腔建立工作压力较慢;阀芯采用UK形节流槽时,滑阀控制的数字液压缸的在相同负载干扰下响应速度更快。

针对非全周开口滑阀阀口的等截面和渐扩形两种典型节流槽,基于节流槽结构特征及其内流场特征,提出用节流面串联和最小过流面分别计算等截面和渐扩形节流槽阀口面积的确定原则,推导出典型节流槽阀口面积的计算公式,再利用叠加原理获得非全周开口滑阀的阀口面积,建立非全周开口滑阀的阀口面积的通用计算程序.研究结果表明本计算方法物理意义明确、精度高,实现了复杂阀口面积计算的程序化.

针对非全周开口滑阀阀口的面积计算,基于MATLAB/GUI开发平台,采用模块化的设计原理,设计开发了非全周开口滑阀阀口面积计算软件。软件包括数据预处理、求解计算、结果输出、辅助工具四个基本模块,实现了复杂阀口面积计算的程序化、可视化。案例应用表明该软件人机交互界面友好,操作便捷,可有效提高工程技术人员针对滑阀阀口面积的计算速度和阀芯节流槽的设计速度,从而提高工作效率,具有很好的推广应用价值。

以圆形孔节流槽为例，提出了联合MATLAB／EXCEL软件快速计算非全周开口滑阀阀口面积的方法，详细阐述了圆形孔节流槽阀口面积快速计算的步骤。此方法具有操作简便、不易出错等优点，大大提高了工程人员对滑阀阀口面积计算速度和阀芯节流槽的设计速度。

工程机械上,多路阀常通过在阀芯节流边加工不同形状的非全周开口节流槽以满足不同阀芯流量控制特性。由于非全周开口节流槽复杂多变的结构特点,传统而相对简单的截面面积计算公式难以完成面积精确的计算。利用 CFD仿真软件,对双 U节流槽的三维流场压力进行仿真分析,推导了面积与压力变化之间的关系,并根据节流槽液体流动结构形式确定了局部压力损失系数,得到非全周开口计算面积与节流槽结构参数之间的关系方程。通过 AMESim软件进行液压系统仿真分析,并最终通过试验进行了验证。研究发现通过该方法能快速准确地完成各种非全周开口滑阀开口面积的设计,对非全周开口滑阀流量设计、液动力预测及其振动和噪声的控制具有重要意义。

非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一,其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽,用于获得不同流量控制特性.随着阀口开度变化,阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化,因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等.采用计算流体动力学(CFD)方法,针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究,获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性,并与试验测量结果进行了比较,两者吻合良好;分析比较了流场计算和理论公式计算结果.研究发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大.此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义.