節(jié)流閥設(shè)計研究

1、裹壓與氣動年第期二級圓錐式節(jié)流閥口的設(shè)計及實驗研究張鐵華，楊友勝，李壯云砜，（華中科技大學(xué)機械學(xué)院，湖北省武漢市）摘要：分析了節(jié)流閣的氣穴、氣蝕現(xiàn)象，設(shè)計了二級圓雛式閥口結(jié)構(gòu)，并且對其壓力流量特性以及流量系數(shù)等問題進行了實驗研究。與一級躅錐式節(jié)流闊口相比，二級圓錐式節(jié)流同有較大的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：氣穴系數(shù)；二級節(jié)流；壓力流量特性；流量系數(shù)中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：（）前言以海、淡水為工怍介質(zhì)的水壓傳動有許多突出的優(yōu)點，例如與環(huán)境和產(chǎn)品兼容、不燃、水資源豐富、價廉以及節(jié)約能源等。但是由于水的汽化壓力高、彈性模量大、密度大、黏度低等原因，使得節(jié)流口處存在嚴重的氣穴現(xiàn)象。本文對以水為工作介質(zhì)的

2、節(jié)流口氣穴和氣蝕現(xiàn)象進行了理論分析與實驗研究，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了二級圓錐式節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)，并且對它的壓力流量特性以及流量系數(shù)等問題進行了實驗研究，與一級圓錐式閥口相比，二級圓錐式閥有較大的優(yōu)越性。水壓節(jié)流氣穴和氣蝕現(xiàn)象的分析不同工作介質(zhì)的節(jié)流氣穴、氣蝕現(xiàn)象氣穴和氣蝕現(xiàn)象對節(jié)流閥是十分有害的，所形成的氣泡會堵塞節(jié)流口，致使系統(tǒng)不能正常工作。氣蝕的反復(fù)作用常常使閥芯、閥座的材料遭到破壞，使其使用壽命縮短。因此，在設(shè)計節(jié)流閥口時，了解一下節(jié)流氣穴、氣蝕現(xiàn)象是十分必要的。目前，液壓傳動是以氣穴系數(shù)的大小來判斷發(fā)生氣穴的程度。而式中進口壓力出口壓力水的汽化壓力日本的市常雄從大量的實驗中得出：在油壓系統(tǒng)中時

3、不發(fā)生氣穴，口時發(fā)生氣穴。但在以水為工作介質(zhì)的液壓傳動中，是否還有同樣的結(jié)果呢？表的數(shù)據(jù)是我們經(jīng)過多次試驗得出的，它是剛發(fā)生氣穴現(xiàn)象（以噪聲的大小為依據(jù)）時的的實驗數(shù)據(jù)。從表中可以看出：剛發(fā)生氣穴現(xiàn)象時，節(jié)流氣穴系數(shù)。這說明：剛發(fā)生氣穴現(xiàn)象時，水壓傳動系統(tǒng)的氣穴系數(shù)與油壓傳動系統(tǒng)的氣穴系數(shù)相近。表以水為工作介質(zhì)的實驗數(shù)據(jù)靜，不同節(jié)流級數(shù)的節(jié)流氣穴、氣蝕現(xiàn)象由式（）及表可知，進口壓力與出壓力的比值越小，值越大抗氣蝕性能越好。由于二級節(jié)流總的壓差由個節(jié)流口分擔(dān)，使得每級進出口壓力比值變小，值變大。也就是說，二級節(jié)流的抗氣蝕性能比一級節(jié)流的抗氣蝕性能好。收稿日期：作者簡介：張鐵華（舛），男，江蘇人，

4、副教授，主要從事水壓傳動理論及其元件與系統(tǒng)的研究。萬方數(shù)據(jù)年第期液壓與氣動節(jié)流閥口的設(shè)計節(jié)流閥口的形式以及結(jié)構(gòu)尺寸，直接影響水壓節(jié)流閥的性能。因此，其結(jié)構(gòu)形式選擇及其設(shè)計是很重要的。在水壓節(jié)流閥中，存在嚴重的節(jié)流氣穴、氣蝕問題，這嚴重地影響了閥的性能（如壓力流量特性等）。因此，在選擇其形式及確定結(jié)構(gòu)尺寸時，重點要考慮的是怎樣避免氣穴的產(chǎn)生和減小氣蝕的破壞，然后是盡可能地提高闊的性能。）一輊節(jié)藏）二級節(jié)流圈圓錐式節(jié)流礙口結(jié)構(gòu)原理圈）圓錐式節(jié)流閥口的進出口壓差的選擇圓錐式閥口的設(shè)計壓差應(yīng)兼顧系統(tǒng)對最小流量、壓力損失、抗阻塞性能以及剛性的要求，通常進一；）進出口壓差的分配以避免氣穴產(chǎn)生為原則，可以確

5、定和，（通常。卜。，），然后根據(jù)式（）可以確定每級工作壓差（一般?。?；）結(jié)構(gòu)尺寸的確定對于二級圓錐式閥口每一級的流量壓差公式為：廠叭（）式中通過第級節(jié)流口的流量第級節(jié)流口的流量系數(shù)。第級節(jié)流口的平均通流面積，岫兀矗。（）；、由式（）及流量和每級工作壓差就可求出平均通流面積。在口，（一般。一印。、闊芯錐角與閥座的錐角相等），（一般，、）給定后，就可以確定、等尺寸。壓力流量特性以及流量系數(shù)的實驗分析實驗系統(tǒng)及被測裝置鑒于水介質(zhì)的特殊性實驗系統(tǒng)及裝置（如圖），所用液壓元件均要求能耐腐蝕，一般由不銹鋼、鋁合金、工程塑料等材料制成，所用儀器儀表也要滿足耐腐蝕的要求。試驗裝罵水壓節(jié)流閥、水壓截止閥流量傳感

6、器量筒圈節(jié)流閥口實驗系統(tǒng)原理圈在實驗過程中，由溢流閥來調(diào)節(jié)實驗裝置的進壓力進，通過壓力表以及實驗裝置中的壓力傳感器來測得；由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)實驗裝置的出口壓力，同樣由壓力表和壓力傳感器來測得。而流量由流量傳感器或由量筒測得。閥芯提升高度由位移傳感器測得，閥口通流面積隨其值增大而增大。通過下列公式計算出平均通流面積以及雷諾數(shù)見。（如）（一級節(jié)流閥口）或”（）（二級節(jié)流閥口）（）。（）。（）式中（級節(jié)流閥）或（】）（二級節(jié)流閥口）”。平均通流面積。處的流速水的運動黏度壓力流量特性的實驗分析在上述實驗系統(tǒng)中我們做了大量的實驗，其中部曛一廠汕州窳搿輔剛砸協(xié)圖蘿一聱專添瑤川一鬻黛唯繇蟛氣級級計：和一二設(shè)馬氣

7、要采寸一一么釤形緩僦讎隨獻如一斗攀對蝕流結(jié)一一玉勿緩從氣節(jié)日，劾吃移萬方數(shù)據(jù)液壓與氣動年第期分圓錐式閥口的具體尺寸見表、表；表、表分別列出了一級圓錐式節(jié)流閥口和二級圓錐式節(jié)流閥口在不同開度和不同壓差下的流量的實驗數(shù)據(jù)。衰一級圓錐式閥口尺寸（見圖）南（一）皿（）口島（）。囊二級圓錐式閥口尺寸（見圖）（）（）（）（）】（）（）。表不同開度、不同壓差下一級節(jié)流的流量！漆；（二衛(wèi)迭耵皤弼凹帥加加圈騶表不同開度、不同壓差下二級節(jié)流的流量！墊溱，（礦心抖鶴鶴位埽簽凹笠由表和表的實驗值作出的壓力流量特性曲線如圖（閥芯提升高度一），對其他不同閥盈壓力藏量特性曲線】芯提升高度值，也可作相似的壓力流量特性曲線。由

8、表、表和圖可以看出二級蓖流與一級節(jié)流相比，有下列優(yōu)越性：）在相同開口下，二級節(jié)流通過的流量要比一級節(jié)流通過的流量要小，即最小穩(wěn)定流量要??；）在相同開口下，一級節(jié)流和二級節(jié)流的壓力流量特性曲線的變化趨勢是相同的，但在相同的壓差或相同的流量時，二級節(jié)流壓力流量特性曲線的斜率要小，即二級節(jié)流的剛度大?？梢?，增加節(jié)流口的級數(shù)，能提高水壓閥的性能，但隨節(jié)流級數(shù)的增加，壓力損失邸將增大，一般在相同的開度和流量下，二級節(jié)流的壓力損失是一級節(jié)流壓力損失的倍。流量系數(shù)實驗分析由式（）可以求得：布佰。專卻由式（）、（）、（）以及表、表的實驗數(shù)據(jù)，可以求出不同開度和不同進出口壓差下的一級圓錐式節(jié)流閥口、二級圓錐式節(jié)

9、流的流量系數(shù)、以及與之對應(yīng)的雷諾數(shù)。這樣，以。為橫坐標，可以描繪出的實驗點以及趨勢曲線（如圖）。，圍盅。關(guān)系曲線將二級圓錐式節(jié)流閥口的流量系數(shù)與一級圓錐式節(jié)流闊口的流量系數(shù)相比較從圖中可以看出：）。時，一級節(jié)流閥口和二級節(jié)流閥口的流量系數(shù)隨。增大而增大。）在。時，一級節(jié)流閥口的流量系數(shù)，而二級節(jié)流閥口的流量系數(shù)。）二級節(jié)流閥口的流量系數(shù)比一級節(jié)流閥口的流量系數(shù)要小，這再次驗證了增加節(jié)流級數(shù)，除了能提高節(jié)流閥口的性能外，同時增大了節(jié)流口的壓力損失。）隨著。增大，一級節(jié)流閥口的流量系數(shù)有下降的趨勢，而二級節(jié)流閥口的流量系數(shù)有上升的趨勢，并且隨。增大，兩者趨于相等。結(jié)論二級圓錐式節(jié)流閥口比一級圓錐式

10、節(jié)流閥口的抗萬方數(shù)據(jù)年第期液壓與氣動活用油箱人孔王楊華（北京冶金設(shè)備制造廠技術(shù)研究所北京安定門外勝占庀號電話：（）中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：一（）一現(xiàn)在很多液壓系統(tǒng)中，油箱上的人孔大多采用金屬悶蓋的形式。這樣油箱內(nèi)的液面波動情況、回油沖擊情況、是否有氣霧或氣泡產(chǎn)生等情況則很難直接觀測到：特別是液壓泵置于油箱內(nèi)的立式液壓系統(tǒng)，液壓泵的吸油狀況、液壓泵出口泄漏情況等則更足難以直接觀測到，這些都給系統(tǒng)的常維護和故障的判斷等帶來一定的困難。這里介紹一種將觀察孔與人臺二為一的透明人孔，僅供參考。如圖所示：觀察鏡置于壓板和耐油橡膠密封墊之間，由形密封圈和及耐油橡膠密封墊人扎法蘭油箱箱壁、螺釘、彈簧

11、書圈、形密封圈壓板觀察鏡淵整墊片橡膠密封墊人孔蓋板圖活用油箱人孔結(jié)構(gòu)密封墊的厚度誤差。人孔法蘭的內(nèi)外圈明焊在箱壁上，這樣可防止油液沿螺釘孔處向外泄漏。形密封圈保證人孔蓋板與人孔法蘭之間的可靠密封。觀察鏡可由厚的有機玻璃制成高度較高的油箱上有機玻璃的厚度町適當(dāng)增加。由于有機玻璃的透光忡不及鋼化玻璃且對灰塵及纖維有一定的吸附作用，岡此觀察孔可由鋼化玻璃制成，這樣觀察效果會更好。為防止金屬對玻璃的意外撞擊造成玻璃破裂，可在人孔蓋板上安裝一臺頁，用一金屬保護罩罩住觀察孔需觀察時移去保護罩即可。采用這種形式的人孔還省去安裝于油箱上的液位計。油箱四周可開多個觀察人孔，這樣可從多角度觀察油箱內(nèi)的情況，同時油

12、箱內(nèi)的亮度也增加了。如油箱內(nèi)油液的透光性較差，可在油箱內(nèi)安裝一照明燈泡，增加油箱內(nèi)的亮度。對于體積較小的液壓站、油箱整體可由有機玻璃制成，這樣既美觀又便于觀察，現(xiàn)在很多小型液壓站就是采用這種有機玻璃的油箱。口處密封件對其進行全面密封，密封效果較好。在耐油橡膠密封蛐下而鎏，曼盟況型?。禾m鬻霽；翟篇喊齜武趴工帆佯地眥左右的調(diào)整墊片來補償觀察鏡及耐油橡膠主要從事各種液壓系統(tǒng)的設(shè)計及改造工作。氣弛性能強、最小穩(wěn)定流量小、調(diào)速范圍大、剛度大。氣動，（）所以在水壓節(jié)流閥中，采用二級圓錐節(jié)流閥：能大大劉銀水等一級節(jié)流的性能分析及在水壓閩中的庖用提高節(jié)流閏的性能。但必須指出的是，二級節(jié)流的壓機床與液壓，（）力

13、損失稍大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜二，（套。出吣山。！參考文獻：準鈴木理，等水壓溢流閩的開發(fā)【：本機械學(xué)會論：張鐵華，等淺談水壓傳動元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓與文第期通?？倳v演會講演論文集（）萬方數(shù)據(jù) 二級圓錐式節(jié)流閥口的設(shè)計及實驗研究作者：張鐵華， 楊友勝， 李壯云作者單位：華中科技大學(xué)機械學(xué)院,湖北省武漢市,430074刊名：液壓與氣動 英文刊名：CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS年，卷(期：2001(11被引用次數(shù)：12次參考文獻(4條1. 張鐵華 淺談水壓傳動元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計期刊論文-液壓與氣動 2000(042. 劉銀水 二級節(jié)流的性能分析及在水壓閥中的應(yīng)用期刊論文-機床與液壓

14、 2001(053. Olfgang Backe Water-or oil-hydraulics in the future 19994. 準鈴木理 水壓溢流閥的開發(fā) 1997引證文獻(12條1. 王東. 陸全龍. 劉文健 水壓節(jié)流閥的新型設(shè)計與計算期刊論文-武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2010(12. 盧明. 曾良才. 楊勇 基于壓力特性的電動水閥閥芯設(shè)計研究期刊論文-機械工程師 2009(123. 聶松林. 孔祥純. 賈國濤 水壓伺服閥液壓橋路的正交設(shè)計與分析期刊論文-機械工程學(xué)報 2009(64. 李如平. 聶松林. 易孟林 固定阻尼孔影響水壓伺服閥靜態(tài)特性試驗研究期刊論文-中國機械工程 2009(65. 周棣. 王東 水液壓節(jié)流閥關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計研究期刊論文-閥門 2008(56. 謝偉. 周華. 弓永軍. 楊華勇 純水節(jié)流閥口抗氣蝕性能實驗研究期刊論文-機床與液壓 2006(47. 聶松林. 楊友勝. 朱玉泉. 李壯云 二級節(jié)流中間區(qū)