具有圆形阀口的三通滑阀的静态特性分析

　　0 引言

　　圆形阀口三通滑阀由于加工方便,在液压控制系统中被广泛采用,然而圆形阀口的通流面积与滑阀开度之间不是线性关系,分析起来比较复杂,在以往的分析研究中,都是针对矩形阀口的结构形式进行的^[1-2]。本文分析的圆形阀口三通滑阀为一变量泵的变量控制比例滑阀,通过分析得到该阀的静态特性,为变量泵的动态特性分析奠定了基础.

　　1 三通滑阀的结构

　　三通滑阀结构和布置形式如图1所示.三通滑阀由比例电磁铁驱动,控制油口通变量泵的变量柱塞缸.该阀的进油口为2个直径为6 mm的圆孔,通负载的油口为4个直径为5 mm的圆孔,回油口为2个直径为6mm的圆孔,各油口在圆周上均匀分布,滑阀的最大移动行程为±1mm。

　　2 三通滑阀静态特性分析

　　为方便起见,分析按照零开口滑阀进行,且设各阀口的流量系数相等,回油口接油箱,其压力为零.另因进油口在滑阀的行程范围内均为全部开启,故不起节流作用,但回油口的开度在一定程度上受到滑阀的行程影响,故在以下的分析中考虑回流口的节流作用.

　　2.1 压力-流量特性

　　根据流量连续性方程及阀口流量方程,可得出压力-流量方程式:

　　当X_v≥0时:

　　当X_v<0时:

　　其中:ρ为油的密度; C_d为阀口的流量系数; A₁、A₂和A₃分别为阀口1、2和3的过流面积.因阀口为圆形,过流面积与滑阀的位移X_v不是线性关系,图2所示阴影部分为圆形阀口当阀位移为X_v时的过流面积A

　　当X_v为最大阀位移X_vmax时, A=A_max.

　　设为无因次负载流量,为无因次负载压力,且

　　则可将式(1))式(3)化为无因次方程式,如下:

　　当X_v≥0时:

　　当X_v<0时:

　　由式(5))式(7)可绘出无因次压力-流量特性曲线,如图3所示。

　　因面积与滑阀位移之间不成线性关系,图3中的X_v/X_vmax与A/A_max之间的关系如表1所示。

　　由图3可见:圆形阀口的压力流量特性仍为非线性,与矩形阀口相类似;由于考虑了回流口的节流作用,当阀开口为负时,节流口起到一定的缓冲作用.因为圆形阀在较小阀位移时的通流面积小,故在阀开口较小时,调节流量的灵敏度减小,即在较小阀位移时,负载变化对流量的影响减小,图4为矩形阀口与圆形阀口压力-流量特性曲线的比较,矩形阀口具有与圆形阀口相同的最大开口面积及阀位移X_v。