新型定时换向阀工作原理

　　0引言

　　利用无返回力矩擒纵机构控制液压阀的开闭，设计一种新型可定时液压阀。 该阀能比较准确地控制液压阀开闭时间， 提高了对矿尘的捕集效率，降低了工人劳动强度。 同时，本文还提出了无返回力矩擒纵机构有力矩输出情况下的一种计算方法并进行了初步理论分析。

　　1定时换向阀结构和工作原理

　　1.1阀体结构

　　阀体主要分为3 个部分： 无返回力矩擒纵机构;力矩放大机构;换向机构。 如图1 所示。 固定在擒纵机构主轴上的凸轮通过力矩放大机构和换向阀的挡块相连接。

　　力矩放大机构由杠杆、弹簧和棘爪组成，杠杆与凸轮接触端安装一棘爪。

　　擒纵机构一般由原动机、回转体、过渡轮、擒纵轮和平衡摆组成。 在这个机构中回转体是凸轮，凸轮轮廓曲线由2 段曲线构成，2 段曲线在b 点以渐开线连接，保证压力角不变，a 点为休止点。

　　1.2工作原理

　　凸轮沿逆时针方向旋转一定角度，定时器开始工作。 当凸轮转到b 点与棘爪重合时，凸轮通过杠杆推动挡块，使阀芯向左移动，A、T 接通。 当凸轮转到a 点与棘爪重合时，阀芯在弹簧的作用下向右移动，此时A、T 断开。 如果凸轮与杠杆刚性接触，凸轮逆时针旋转时也同样通过杠杆推动阀芯左移，由于时间很短会造成很大的瞬态冲击。 为解决这个问题，在杠杆与凸轮接触端安装一棘爪，凸轮逆时针转动，在a 点，棘爪在凸台和摩擦力的作用下逆时针转动折向杠杆，杠杆与凸轮是弹性接触，杠杆不动作。凸轮顺时针转动，在弹力和摩擦力的作用下，棘爪打开，杠杆和凸轮此时变为刚性接触。

　　2阀芯受力分析及凸轮转矩

　　2.1阀芯受力

　　阀在工作过程中的力学特性对于液压阀原理的分析、设计、理解以及液压阀的正确使用都十分重要。 液压阀在工作过程中受液动力，侧向压力，摩擦力和弹簧力。 液动力又分为稳态液动力和瞬态液动力。

　　稳态液动力

　　瞬态液动力

　　侧向压力

　　摩擦力

　　弹簧力

　　本设计是一种二位二通阀，令开启液压阀的合力为F_∑，则

　　由于设定该液压阀是由弹簧复位，所以在开始关闭阀时弹簧力应能够克服所有的阻力。即：

　　把Ft带入式(6)得液压阀启动力的另外一个表达式：

　　2.2转矩计算

　　机构由一杠杆构成，设凸轮端到铰链的长度为lr，挡块到铰链的长度为l0。 因为凸轮转速不高，可以认为杠杆处于平衡状态。设凸轮的法向力为Fr，由静力学平衡方程得：