具有阀座面的圆锥阀芯直动式溢流阀静特性的研究

　　0 引言

　　圆锥阀芯直动式溢流阀是在液压系统中广为应用的一种压力控制阀,它的作用是:通过阀口的溢流,使被控系统和回路的压力保持恒定,防止系统过载;使系统产生背压,从而实现调压、稳压、限压的目的。目前人们所关注的一般都是无阀座面或阀座面倒角长度很小的圆锥阀芯直动式溢流阀,对于该阀静特性的计算,很多资料都有详细的论述。但是在实际应用中有时会应用到具有阀座面的圆锥阀芯直动式溢流阀,对这类阀的静特性计算,如果沿用无阀座面的圆锥阀芯直动式溢流阀一些结论,那么无论是在理论计算还是在实际应用中都会有较大的偏差,本文是旨在论述该问题。

　　1 阀口的压力分布

　　具有阀座面的阀口,阀口的压力分布呈现明显的递减规律,为了求得其分布规律,首先沿阀口处的液流方向任取一微元液体,列出微元液体的受力平衡方向,阀口压力分布计算简图如图1所示,其力平衡方程式为:

　　对式(1)两次积分得:

　　将边界条件z=0, v=0; z=Sx, v=0代入式(2),求出积分常数得:

　　将式(4)积分:

　　为求出式(4)的压力分布,将式(4)积分,并将边界条件r=r0, p=p1代入可得:

　　将式(5)代入式(6)中,又因为p20,所以p2-p1-p1,并经整理后可得出阀口的压力分布:

　　利用数学公式中的来化简式(7),可得出阀口的压力分布为:

　　另外为分析方便,当A比较小时,还可将式(9)给出的曲线分布简化为直线分布,即

　　2 调压偏差和超压率

　　2.1 阀口开启时力平衡方程

　　开启压力为pk,为了分析比较,令阀口临界开启时,阀口已有微小流量溢流,即阀口存在压力分布(按曲线分布),这是因为阀口为锥体溢流通道,存在着压力递减分布,理论上导致阀开启前后液压推力等效面积突变,然而,开启前后的开启压力pk(-0)和pk(+0)出现跳跃。由图1所示,可列出开启力平衡方程:

　　2.2 阀口开启后(溢流)的力平衡方程

　　工作溢流压力为ps,如图1所示,压力分布按曲线规律分布,各压力区的等效直径为:

　　由式(12)可得:

　　2.3 调压偏差和超压率

　　由式(11)和(13)得稳态调压偏差计算式:

　　对于阀座倒角等于0(锐棱边阀口)或阀座倒角长度很小时,可认为阀座倒角长度L0,此时Ak=As,则有