液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器性能計(jì)算

1、第二章性能計(jì)算轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器性能的計(jì)算與分析主要是針對(duì)轉(zhuǎn)向手力特性和轉(zhuǎn)向靈敏 度特性，二者曲線完全相似，只是單位不同。輸出量P都以工作油壓表示，輸入量 可分別用轉(zhuǎn)向手力矩M和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角w表示，一般來(lái)說(shuō)認(rèn)為M正比于w ,所以兩個(gè) 曲線才近似。一般以轉(zhuǎn)向靈敏度進(jìn)行分析更方便一些。我們知道不轉(zhuǎn)向時(shí)，液壓油 從閥體和閥芯的棱邊（刃口）之間的間隙流過(guò)，這時(shí)各油口均相通。該間隙又稱預(yù)開(kāi) 隙，其值大小直接影響過(guò)流面積，而過(guò)流面積隨閥芯相對(duì)閥體轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸變化，直到一 側(cè)間隙全開(kāi)，過(guò)流面積增至最大，一側(cè)全閉過(guò)流面積減至最小，直到零，這就是閥開(kāi) 閉的全過(guò)程，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，閥槽兩側(cè)節(jié)流阻力一直在

2、變化。 這一段初期轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程影響了轉(zhuǎn)閥特性中最初的A區(qū)即小角度轉(zhuǎn)向區(qū)特性的變化。這 段間隙的大小一般控制在轉(zhuǎn)向軸相對(duì)閥套轉(zhuǎn)角23的范圍內(nèi)。太大要影響到 轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程，對(duì)轉(zhuǎn)向操縱是不利的。而轉(zhuǎn)閥的最大轉(zhuǎn)角即轉(zhuǎn)向限位裝置限定的 角度，一般控制在單向6。8。范圍內(nèi)。閥口的設(shè)計(jì)應(yīng)使閥口全關(guān)閉位置在其最大轉(zhuǎn)角的8 0%9 0 %范圍里最佳。轉(zhuǎn)閥在閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作油壓將隨著預(yù)開(kāi)隙的減少逐漸升高，閥刃口的突然閉合 會(huì)導(dǎo)致油壓的突然升高，在特性曲線上油壓升高將產(chǎn)生一個(gè)拐點(diǎn)，這對(duì)轉(zhuǎn)向操作不 利。一般要求在特性曲線上不出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，要求特性曲線平緩圓滑地變化。要做 到這一點(diǎn)就必須改變問(wèn)刃口的結(jié)構(gòu)，從而改變閥刃口

3、關(guān)閉時(shí)過(guò)流面積變化速度，使 其逐漸減少，實(shí)現(xiàn)壓力變化的理想控制。通用的方法是在刃口上加工一個(gè)長(zhǎng)坡口或 短切口，當(dāng)然也有其它一些方法。下面就簡(jiǎn)單閥口、加工長(zhǎng)坡口、加工短切口三種方 法對(duì)轉(zhuǎn)向特性的影響進(jìn)行分析。1,簡(jiǎn)單閥口的轉(zhuǎn)閥(圖2.1)設(shè)定閥芯半徑為R,預(yù)開(kāi)隙寬度為A、軸向長(zhǎng)度為w2假設(shè)：轉(zhuǎn)向器無(wú)內(nèi)泄漏；圖2.1簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)閥刃口示意圖無(wú)加工誤差；不計(jì)沿途壓力損失；轉(zhuǎn)向器活塞不動(dòng)；不計(jì)轉(zhuǎn)向手力。由于常流式轉(zhuǎn)向器工作油流量是恒定的，所以經(jīng)過(guò)每個(gè)閥的流量為:QE = Q/N( 2.1 )式中：QE經(jīng)過(guò)每個(gè)閥的流量，mm3/ S ;Q 過(guò)轉(zhuǎn)向器控制閥的總流量，mm3/ S;N閥槽數(shù)。由圖3.1可看出閥口

4、實(shí)際為長(zhǎng)方形薄壁孔，其流量公式為：QE =Tb2 w2 p / 陽(yáng)(2.2 )式中：b孑L 口瞬間寬度(b w) , m mw2孔口軸向長(zhǎng)度，mno；p工作油壓，MPa；M液壓油絕對(duì)粘度Pas。M = YP式中：Y運(yùn)動(dòng)粘度，3 0 D液壓油為30mm2 /sP液體密度，3 0 D液壓油為9 0 0 kg /mm2所以：M = 0. 0 27 Pa S?？卓谒查g寬度bb = A 2-nR 甲 /180（ 2.3 ）其中：甲-為 閥芯與閥體瞬間相對(duì)轉(zhuǎn)角.圖2.2W-P關(guān)系曲線-簡(jiǎn)單刃口轉(zhuǎn)閥靈敏度特性相對(duì)轉(zhuǎn)角為（甲=0a 1）將公式（2.3）代人公式（2.2）,得甲-P關(guān)系方程：P = 3M QE

5、/nb2 w2=3M QE /tN w2 ( A -nR甲/180)2 ( 2.4根據(jù)式(3.4)可以得如-P關(guān)系曲線，見(jiàn)圖3.2。2.加工長(zhǎng)坡口的轉(zhuǎn)閥如圖2。3所示，加工成長(zhǎng)坡口式。該被口可是圓弧面，亦可是斜面，由工藝條件 確定。其特點(diǎn)是寬度W至少為閥有效軸向長(zhǎng)度w2的8 0%9 0%。閥芯半徑為R，預(yù)開(kāi)間隙寬度為A2，軸向有效長(zhǎng)度為w2，在閥芯的刃口上加 工有半徑為R2，寬度為A1軸向長(zhǎng)度為W的圓弧形或平面坡口，其深度V0. 7 mm。 當(dāng)預(yù)開(kāi)間隙關(guān)閉后，液壓油從坡口形成的隙縫中通過(guò)，且隨著轉(zhuǎn)角增大，隙縫逐漸變 窄。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)流面積的控制，從而控制油壓。坡口在圓周方向的寬度A 1由轉(zhuǎn)

6、間工作行程決定。A1 +A2 V 9 0 %工作行程。 軸向長(zhǎng)度W是可變的，如何確定W的值，需由下列計(jì)算和分析來(lái)研究。預(yù)開(kāi)間隙閉合前后過(guò)流面積的計(jì)算方法不同，下面分別計(jì)算。（1頒開(kāi)間隙閉合前，即甲=0a 1時(shí)（見(jiàn)圖2.3）。圖2.3長(zhǎng)坡口轉(zhuǎn)閥刃口圖由于加工成長(zhǎng)波口的轉(zhuǎn)閥刃口，其坡口深度較淺，所以可以認(rèn)為主要是預(yù)開(kāi)間隙 形成的薄壁孔閥口對(duì)流量的變化起作用。其閥口長(zhǎng)度為W2，瞬間寬度為b。b = A 2-nR 甲/180（甲=0 a 1）（ 2.5 ）將其代人（2.3）式得：=3fi Q /nN w2 （ A -nR 甲/180）2（甲=0 a 1）（ 2.6 ）（2）預(yù)開(kāi)間隙A 2閉合后，閥刃口

7、全部閉合前，即（帕a 2 - a）1時(shí)，參見(jiàn)圖2.4,此時(shí)只有坡口段節(jié)流。在 A 010 C 中，01C = b + R2圖2.4長(zhǎng)坡口轉(zhuǎn)閥分析圖（A 2剛閉合）根據(jù)余弦定理：（R 2 +b）2 =L2 2+ R 2 一 2L2 R COS（甲 + p ）。b = L2 2+ R 2 - 2L2 R COS （甲 + p ） ）1/2-R 2（帕 a 卜 a 1）（ 2.7 ）將式（2.7）代入式（2.3）得：P= 3pQ/nN w2（L2 + R 2-2L2R COS （甲+p ）1/2-R2（帕 a 卜 a 1）（ 2.8 ）由式（2.6）和式（2.8）可得出轉(zhuǎn)閥在單方向的靈敏度（甲-P）

8、曲線。圖2.5是按下列參數(shù)計(jì)算的靈敏度曲線，是長(zhǎng)波口型，軸向長(zhǎng)度為W不同值的一組曲線。計(jì)算參數(shù)為：Q = 0.2X106 mm3/ sA = 27 X 1 0-3 Pa -SW2 =1 8 mmA1 = 0. 6mmA2 = 0.5mmD = 22.5mmN = 4W=4、6、8、1Q 1么 16圖2.5加工長(zhǎng)破口的轉(zhuǎn)閥靈敏度曲線族由圖2.5可以看出，每條曲線都由兩段曲線構(gòu)成且有一折點(diǎn)。實(shí)際上，由于內(nèi)泄漏及加工誤差所致，曲線是平滑過(guò)渡的，所以 作圖時(shí)可以按兩曲線的公切線過(guò)渡，如圖2.5中虛線所示試驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)。在不同W值的長(zhǎng)坡口修正的閥中，中等長(zhǎng)度W = 81 2 mm的閥口更 接近于理想曲線；在不同W值的短切口修正的閥中，中等長(zhǎng)度W = 56 mm的閥口 更接近于理想曲線。從工藝角度出發(fā)，采用短切口修正刃口加工工藝更簡(jiǎn)單易行，在這點(diǎn)上短切口修正型刃口優(yōu)于長(zhǎng)坡口修正型刃口。(5 )通過(guò)選擇長(zhǎng)坡口或短切口修正刃口的形狀，選擇扭桿的直徑，就可以