講稿循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計計算

可編輯版/汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)專題講座資料〔講稿循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計計算張楓念教授級高工根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)專題講座的要求本講：是循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器設(shè)計,是以轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)為主的動力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計要求〔重點闡述轉(zhuǎn)閥閥口對力特性的影響、參數(shù)選擇計算；主要零件的工藝過程材料等；與整車的匹配選型等。共4小時。我想在這個時間里盡量照顧重點,把重點的講了其余沒時間講那也沒關(guān)系。因為我國的動力轉(zhuǎn)向器設(shè)計這些年來已有長足的進步,已具有較豐富的經(jīng)驗,有些設(shè)計已是程式化了。根據(jù)整車廠的要求,或自行開發(fā)某種用戶特殊要求的動力轉(zhuǎn)向器已不成問題。但現(xiàn)在世界上動力轉(zhuǎn)向器發(fā)展也相當(dāng)快,品種繁多,總的趨勢是輕量化、小型化,隨著工藝裝備、試驗設(shè)備、材料的進步和計算機的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)品越來越合乎用戶的要求,零部件越做越精致,有的已做得像工藝品似的。這些似乎也難不到我們,在國外有的新品種出現(xiàn)不久,我們也開發(fā)出來了。從圖樣到實物乍一看都差不多,但在設(shè)計、制造上的還存在著不少的軟肋,還有些問題我們還沒弄清楚。譬如說那幾個尺寸是保證路感的,那個尺寸變大、變小了路感會變強、變?nèi)?？這是轉(zhuǎn)向器的重要特性之一,設(shè)計者理應(yīng)說得清,但你沒做過這方面的試驗、研究,是說不清楚的,即便做過這方面的試驗、研究,從我國目前的水平看〔包括制造、試驗等等很多問題也只能說清楚一部分。因此我感到這次專題講座的組織者選題很正確,把轉(zhuǎn)閥特性設(shè)計列為重點。所以把時間側(cè)重放在這方面應(yīng)該說也是對的,而且在這點時間里還要揀最要緊的講,否則來不及。我在這幾年在轉(zhuǎn)閥特性方面做了些工作,試驗做了不少,包括實際試驗和計算機模擬試驗,因為它有幾何量的問題又有物理量的問題。因此搞的最后結(jié)果,現(xiàn)在回過頭來看看只能說,在沒有其它辦法時,這也算是個辦法,在建仿真程序時還是比較煩的,還需尋求更為簡便的辦法。即便這樣我也愿意把這些研究介紹給大家和大家一起討論,因為我國在轉(zhuǎn)閥特性的設(shè)計計算方面在很多方面與發(fā)達國家相比還有一定的差距,至少在公開報道的成果和發(fā)表的論文中看到的是這樣,因此很需要集思廣益,像今天這樣的形式很好,我愿意向大家拋磚,通過大家的交流集思廣益肯定會對我國汽車轉(zhuǎn)向?qū)W會在一些學(xué)術(shù)上面的不斷提高有所幫助,這也是我的心愿。1轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)、工作原理現(xiàn)在的汽車動力轉(zhuǎn)向器的控制閥,幾乎全都采用轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)。滑閥結(jié)構(gòu)已基本被其取代。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由一個流量為常數(shù)的油泵和一個常流式〔即常開在中心點的轉(zhuǎn)閥。轉(zhuǎn)閥用來控制流量和方向為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向時所需的助力。轉(zhuǎn)閥有三個主要的零件在轉(zhuǎn)向器中的位置如圖1、3所示。一個閥芯,一個閥套和一個扭桿。三個主要零件閥芯、閥套、扭桿在轉(zhuǎn)閥細部結(jié)構(gòu)中的位置及其具體結(jié)構(gòu)如圖2、4所示。圖1美國TRW公司HFB50型動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿圖2閥芯、閥套、扭桿在TRW轉(zhuǎn)閥細部結(jié)構(gòu)中的位置圖3DelphiAutomotiveSystems德爾福汽車系統(tǒng)薩基諾SaginawGm808動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿圖4薩基諾SaginawGm動力轉(zhuǎn)向器閥芯、閥套、扭桿的具體結(jié)構(gòu)圖5～6轉(zhuǎn)向器中的油缸a、油缸b的位置〔右轉(zhuǎn)圖5轉(zhuǎn)閥的橫截面<左轉(zhuǎn)>圖6轉(zhuǎn)閥的橫截面<右轉(zhuǎn)>輸入軸在外力的作用下將克服扭桿彈性產(chǎn)生一個相對閥套的角位移,使轉(zhuǎn)閥每個臺肩一側(cè)油路漸開,另一側(cè)油路漸閉,這樣在轉(zhuǎn)向動力缸的a、b腔就會產(chǎn)生壓力差,從而推動齒條活塞運動,起到轉(zhuǎn)向助力作用。如圖5、6所示。當(dāng)輸入軸在朝左轉(zhuǎn)方向逐漸減小的閥孔口、縫隙,使油液壓向a腔。推動齒條活塞帶動搖臂軸、垂臂、橫直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、節(jié)臂使前輪作左轉(zhuǎn)運動,b腔回油；當(dāng)輸入軸在朝右轉(zhuǎn)方向逐漸減小的閥孔口、縫隙,使油液壓向b腔。推動齒條活塞帶動搖臂軸、垂臂、橫直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、節(jié)臂使前輪作右轉(zhuǎn)運動,a腔回油。2轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)靈敏度特性曲線和手力特性曲線轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器性能計算主要是用于對助力曲線即轉(zhuǎn)向手力特性和轉(zhuǎn)向靈敏度特性兩種特性曲線的分析和預(yù)測。轉(zhuǎn)閥的助力油壓對應(yīng)于轉(zhuǎn)向手力矩構(gòu)成為手力特性曲線；它也可對應(yīng)于轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角構(gòu)成靈敏度性能曲線。因為扭桿本身是一個線性扭簧,所以這兩條曲線呈比例關(guān)系。但轉(zhuǎn)向手力矩?zé)o論用何種結(jié)構(gòu)、方法,都應(yīng)包括摩擦的附加變量,即在測試時表現(xiàn)為滯后現(xiàn)象。在研究分析轉(zhuǎn)閥性能時,應(yīng)注意兩種性能曲線的差別。轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)靈敏度特性曲線如圖7所示。轉(zhuǎn)向靈敏度曲線橫坐標(biāo)單位為轉(zhuǎn)角〔°；圖7靈敏度曲線φ-P<1:1>轉(zhuǎn)向手力特性曲線橫坐標(biāo)的單位為<N.m>,兩特性曲線縱坐標(biāo)單位均為壓力〔MPa。圖8手力特性曲線M-P<1:1>圖9扭桿直徑對手力特性曲線M-P<0.7:1>的影響圖9a一臺轉(zhuǎn)向器同時打出靈敏度曲線φ-P<1:0.7>,手力特性曲線M-P<1:0.7>試驗曲線由于在特性曲線的分析、預(yù)測中,不可能事先把每臺機的扭桿剛度都測量過,但可由試驗曲線上獲知,如上圖〔某新臺架試驗曲線知實測試驗記錄紙靈敏度曲線φ-P手力特性曲線M-P在相同的油壓的手力Nm與度數(shù)換算系數(shù).當(dāng)p=3.0時,系數(shù)khm_ψ=3.5°/4.75866Nm=0.7355則扭桿剛度為hmk0=1/0.7355=1.3596193Nm/度。3動力轉(zhuǎn)向器靈敏度特性曲線和手力特性曲線的計算現(xiàn)在我們分析轉(zhuǎn)閥性能時都是采用的如下的理論計算,對于中頓位以上的商用車這種計算與實際比較接近。我們計算分析轉(zhuǎn)閥性能時都是采用的如下的理論計算:理論計算時必要的假設(shè)：<1>轉(zhuǎn)向器齒條活塞設(shè)定為不動；<2>不考慮沿途的壓力損失；<3>不考慮轉(zhuǎn)向器的內(nèi)泄漏；<4>無加工誤差；<5>不計轉(zhuǎn)向手力。我們從20XX就開始編程計算,如對某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線和手力特性曲線的計算如圖10所示。圖10.0某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線的計算某動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線的計算結(jié)果預(yù)開隙：0.295；：a1坡口寬：0.7375°；α2坡口總角：4.17978°；α1預(yù)開隙角：1.2138°；α1p：0.11495MPaα2-Δ1p角：3.17°；α2-Δ1p；0.9027MPa；α2-Δ1hm：4.7233Nmα2-Δ2p角：3.82°：α2-Δ2p6.9MPa；α2-Δ2hm:5.6918Nmα2-Δ3p角：3.919°：α2-Δ3p：13.077MPa：α2-Δ3hm:5.8393Nm圖10.1某轉(zhuǎn)閥的靈敏度特性曲線φ-P<1:1>,手力特性曲線M-P<1:1>的計算現(xiàn)在以普遍反映較好的中等長度坡口<坡口也稱其為刃口或楞邊>的轉(zhuǎn)閥為例。我們常用的計算方法是畢大寧老師1998寫的"汽車轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與應(yīng)用"一書中的"性能計算與預(yù)測"那章節(jié)里的公式來計算的。以此為數(shù)學(xué)模型編成程序來計算。如中等長度坡口轉(zhuǎn)閥如圖11所示,坡口<刃口>的橫截面如圖12所示。設(shè)閥芯半徑為r,預(yù)開隙寬度為A2,其軸向長度為W2,中等長度坡口軸向長度W為W2的65～45%,坡口楞邊,為一段很窄的圓弧,其圓弧半徑為r2。轉(zhuǎn)閥的預(yù)開隙或坡口形成的截面形狀均為長方形；長方形薄壁孔的流量公式,可從圓管流量公式導(dǎo)得,只是將長方形的水力直徑代替了圓管直徑。由于長方形的長寬比很大,所以長方形的水力直徑可取近似,圖11中等長度坡口<刃口>圖12坡口<刃口>的橫截面圖13坡口楞邊的幾何計算圖中：r為閥芯半徑；r2為坡口楞邊〔刃口半徑；A1為坡口楞邊寬度；A2為預(yù)開隙寬度；L2為偏心距；β為閥槽邊角；αv為楞邊寬角；α1為預(yù)開隙夾角；α2為預(yù)開隙角α1與楞邊寬角αv之和；θc為閥槽寬半角；θv閥臺肩寬半角；jxv為偏心圓與閥芯圓間隙;QE=Q/n〔mm3/s〔1式中Q——通過轉(zhuǎn)閥的總流量〔mm3/s；n——同時工作的閥口數(shù)以上是單個預(yù)開隙全開時的流量。單個預(yù)開隙形成的長方形薄壁孔即單個閥口的流量QE公式為：〔mm3/s<2>式中A2——預(yù)開隙寬度<mm>；〔A2＜＜w2W2——預(yù)開隙長度<mm>；p——工作油壓〔MPa;μ——液壓油絕對粘度<Pa?s>μ=γρ式中γ——運動粘度,30D液壓油為30ｍｍ2/sρ——液體密度,30D液壓油為900kg/m3所以：μ=0.027Pａ·s。預(yù)開隙孔口瞬間寬度ｂｂ=A2–πRψ/180其中:ψ——為閥芯與閥體瞬間相對轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)閥從中性位置到一側(cè)間隙閉合經(jīng)過兩個階段：〔一,當(dāng)轉(zhuǎn)向器輸入軸即轉(zhuǎn)閥的閥芯轉(zhuǎn)動時預(yù)開隙由全開到變小到接近閉合,即輸入軸轉(zhuǎn)角為ψ＝０～α１時〔見圖11。此時可認為由預(yù)開隙閉合程度形成閥口的大小,對流量變化起作用。此時閥口的的瞬間寬度為b<ψ＝０～α１><3>式中A2——預(yù)開隙寬度；ψ——輸入軸的轉(zhuǎn)角〔度°；r——閥芯半徑；將〔2、〔3代入〔1得<ψ＝０～α１><4>〔二,當(dāng)閥芯繼續(xù)轉(zhuǎn)動預(yù)開隙閉合后,在坡口楞邊閉合前即輸入軸的轉(zhuǎn)角范圍為ψ＝α1～α2時。b為閥口的的瞬間寬度<當(dāng)轉(zhuǎn)角為ψ時>。在△O1OC由余弦定理CBV2=<r2+b>2=L22+r2-2L2rcos<ψ+β>所以<5>將上式代入得<ψ＝α1～α2><6>N——同時工作的閥口數(shù)上式就是我們用來計算轉(zhuǎn)向靈敏度特性ψ-P的常用的計算公式。4我們?yōu)槭裁匆獙D(zhuǎn)閥特性進行研究從德爾福公司〔Delphi的技術(shù)資料中知,當(dāng)時他們?yōu)榱藴p少轉(zhuǎn)閥的噓叫噪聲,在改進轉(zhuǎn)閥中采用了現(xiàn)在廣為采用的坡口楞邊的這種結(jié)構(gòu)要素。而在消除了轉(zhuǎn)閥噓叫噪聲的同時并獲得了更好的柔和特性。我們今天對它性進行研究,主要是為了在設(shè)計時能預(yù)知是否滿足設(shè)計要求,如能否達到國家、行業(yè)規(guī)定的一些標(biāo)準如QC/T305—1999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中,如規(guī)定路感強度應(yīng)符合設(shè)計要求,即路感強度是由生產(chǎn)廠的設(shè)計要求中加以規(guī)定,如某專業(yè)生產(chǎn)廠的設(shè)計要求為路感強度E=1±0.33〔用斜率表示;或45°±15°〔用角度表示。預(yù)計我們所設(shè)計圖樣上的參數(shù)能否達到標(biāo)準要求。在汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中,有些要求是對制造方面的要求如曲線的對稱性、內(nèi)泄漏等。有些要求是對設(shè)計要求的如路感強度、最大油壓的轉(zhuǎn)角〔手力等。像路感強度以往主要在設(shè)計制造之后靠試驗數(shù)據(jù)來改進控制閥。如果計算能提供比較正確的路感強度等,那就可把正確的尺寸要素確立在轉(zhuǎn)閥制造之前。但這些年來大家一直在研究如何把這預(yù)知能夠更準確些而在努力。因為至今我們對這些問題的預(yù)知并不精確也沒充分的掌握。如我們搞電液轉(zhuǎn)向〔ECHPS,譬如電磁閥與轉(zhuǎn)閥匹配要求轉(zhuǎn)閥特性能滿足如下圖14的曲線具有的性能。圖14在電磁閥參與下高車速和零車速的手力特性曲線即高車速的最大手力為8Nm和到零車速的最大手力為6.5Nm,這些要求是對轉(zhuǎn)閥的要求,因此可以說電液轉(zhuǎn)向的良好性能也必需建立在轉(zhuǎn)閥具有良好的手力特性基礎(chǔ)上。5轉(zhuǎn)閥在制造方面的相關(guān)問題要研究轉(zhuǎn)閥的特性,必需對轉(zhuǎn)閥在制造方面的相關(guān)問題,如磨削、測量的問題有所了解,如在設(shè)計圖樣上是以圖13上的坡口楞邊的幾何尺寸來標(biāo)定圖樣的,如坡口楞邊的尺寸寬度A1、長度w是可測量的,它的正確充分條件至少是r、r2、L2也要正確,但后面這些尺寸在制造中除了閥芯半徑r是可測量之外,其余兩個尺寸如坡口楞邊〔刃口半徑r2、偏心距L2是沒法測量的,這些尺寸是由凸輪磨床上的靠模輪的幾何形狀精度、尺寸精度來保證的,一般把r2為坡口楞邊〔刃口半徑做成定數(shù),把偏心距L2在磨削過程中它是變數(shù)它還包括進刀深淺的因素。當(dāng)閥芯半徑r一定時,偏心距L2小,坡口楞邊的尺寸寬度A1就短；偏心距L2大；坡口楞邊的尺寸寬度A1就長?？磕］喌耐庑我话阍诖髲郊s130～180左右,而閥芯直徑一般在18～28左右,采用以靠模的外形大徑幾何相似原理來確保閥芯上小徑的精準,如果說r、r2、L2是正確的,當(dāng)凸輪磨床加工的坡口楞邊的寬度尺寸A1才會附合要求,應(yīng)該說此時的坡口楞邊的幾何形狀也是正確的。如果說r、r2、L2不是正確,即閥芯半徑r不正確或靠模輪不能保證；凸輪磨床在磨削進刀上進行控制也能使寬度尺寸A1可以在要求范圍內(nèi)但其坡口楞邊的幾何形狀就不符合要求。在實際生產(chǎn)中閥芯半徑r,因為它與閥套要選配的所以精度等級高,公差帶一般都在左右,在實際生產(chǎn)上還都能控制在范圍內(nèi)。所以靠模輪很重要是保證坡口楞邊的幾何尺寸、幾何形狀的關(guān)鍵。一般廠家在實際生產(chǎn)中轉(zhuǎn)閥的幾個最終尺寸都設(shè)有管理點,如果你要做幾組坡口楞邊尺寸寬度A1、長度w的閥芯做試驗是很容易做到的。但目前由于在生產(chǎn)中楞邊寬度難以精確檢測、控制,因此目前轉(zhuǎn)閥性能曲線的離散比較大。6在已知坡口楞邊尺寸寬度A1反算偏心距變量Δ_l2因為提供的一批試樣,是各種不同坡口楞邊的尺寸寬度A1、長度w組合。除了每個樣件都組裝進行臺架試驗評價分析外,還要在計算機上進行模擬試驗來進行評價分析。因為由制造上形成坡口楞邊的尺寸寬度A1是反映的是偏心距L2的函數(shù),所以要從已知A1來求它相應(yīng)的的偏心距L2或偏心距變量Δ_l2,其主要構(gòu)成成分就是磨削進給量。采用編程反算偏心距L2,已是我們作分析試驗的常用方法,如對某動力轉(zhuǎn)向器反算其轉(zhuǎn)閥的坡口程序計算數(shù)據(jù)記錄,在實測到的坡口寬度A1=0.694～0.988,的偏心距變量Δ_l2〔包含磨削進給量都在數(shù)據(jù)記錄可查。gm擬坡口程序計算數(shù)據(jù)記錄提供擬合坡口寬程序軟件;版本號:gm擬坡口寬2/2005-11-27/08-10-13/17:40版本特征:為3401gm試驗樣號051009001-051009013楞邊寬度0.694～.988輸入基本參數(shù)閥徑d=28.5槽數(shù)n=6輸出計算參數(shù)：序號,偏心距變量Δ_l2,楞邊寬a11-.0060874.98801631.25-.0061124.98786371.5-.0061424.98768061.75-.0061774.98746682-.0062174.98722262.25-.0062624.9869482.5-.0063124.98664262.75-.0063674.98630683-.0064274.9859404………序號,偏心距變量Δ_l2,楞邊寬a1………21-.0448874.745356121.25-4.584365E-02.739222221.5-4.681115E-02.733008121.75-.0477899.726713822-.0487799.720338822.25-4.978115E-02.713882822.5-5.079365E-02.707345622.75-.0518174.700726723-.0528524.6940259如沒有計算機作這一步選擇,往下就很難進行。7．在幾組坡口楞邊尺寸寬度A1、長度w的閥芯做臺架試驗與計算機模擬試驗篩選通過一系例臺架試驗與計算機模擬試驗篩選,以下列舉優(yōu)秀的某實樣：某實樣臺架試驗手力特性曲線如圖15所示?？v橫坐標(biāo)比例為2：1。圖15某實樣臺架試驗手力特性曲線M-P<1:2>〔路感計算時在1:1的條件下,即按數(shù)據(jù)計算圖16某實樣計算機模擬試驗手力特性曲線M-P<1:2>〔黑靈敏度曲線φ-P<1:1>〔紅計算機模擬試驗手力特性曲線〔黑靈敏度曲線〔紅數(shù)據(jù)如下：程序計算數(shù)據(jù)記錄報告程序名稱/編制日期/修改日期:原型曲線評價02/2005-11-27/08-10-15;20:10程序摘要:轉(zhuǎn)閥試驗樣號:002,單側(cè)楞邊平均寬度0.768、楞邊長度9<紅>曲線為靈敏度曲線;<黑>曲線為手力特性曲線先導(dǎo)程序:漸變阻尼07,gm擬坡口寬2程序,基本參數(shù)計算<a01>楞邊<軸槽坡口>長w=9<a02>偏心距變量Δ_l2=-.0464314<a1>偏心距l(xiāng)2=9.9535686<a2>偏心圓間隙jxv=.4035686<a3>閥半徑r=14.25<a4>楞邊半徑r2=23.8<1>幾何預(yù)開隙a2=.21<4>預(yù)開隙角α1=.8639265<5>α1+αv之和α2=3.944504<6>楞邊寬角αv=3.080578<7>楞邊寬a1=.7660764<8>r2+bm=cbv=23.90806<9>中間過程間隙bm=.1080563扭桿剛度hmk=1.304058按實計算值,路感特性最佳角=45<載荷以油泵最大輸出油壓載荷13MPa>路感特性的1/4載荷lgps=3.25回正力,8%載荷hzp=.033865評價要求1,當(dāng)接近<載荷以油泵最大輸出油壓載荷>路感特性的1/4載荷lgps3.25路感特性角gd=45±152,最大輸出載荷13MPa時,手力hm不大于5±2Nm轉(zhuǎn)閥手力特性的計算楞邊寬a1=.7660764楞邊長w=9ψ,油壓p,手力hm,間隙b,路感g(shù)d.01.03759971.304058E-02.2375676gd=26.11972.114.556867E-02.1434464.2157974gd=5.932883.215.595234E-02.2738522.1947468gd=7.711465……………3.0739252.0434144.0085763.222562E-02gd=30.516743.0839252.0901894.021616.031863gd=31.382253.0939252.1386124.0346573.150021E-02gd=32.270963.1039252.1887624.0476983.113725E-02gd=33.183923.1139252.2407234.060738.0307741gd=34.12163.1239242.2945834.0737793.041078E-02gd=35.082863.1339242.3504364.0868193.004729E-02gd=36.067993.1439242.4083814.099862.968362E-02gd=37.076373.1539242.4685254.11292.931978E-02gd=38.107293.1639242.5309824.1259412.895576E-02gd=39.162013.1739242.5958714.1389812.859156E-02gd=40.237763.1839242.6633224.1520222.822719E-02gd=41.334663.1939242.7334694.1650622.786265E-02gd=42.450873.2039242.8064614.1781032.749792E-02gd=43.587233.2139242.8824544.1911442.713303E-02gd=44.740733.2239242.9616144.2041842.676795E-02gd=45.910493.2339243.0441224.217225.0264027gd=47.095193.2439243.1301664.2302662.603729E-02gd=48.292043.2539243.2199564.2433062.567169E-02gd=49.501733.2639243.3137134.2563472.530591E-02gd=50.720083.2739243.4116724.2693872.493996E-02gd=51.945733.2839243.5140884.2824282.457385E-02gd=53.176073.2939243.6212414.2954682.420754E-02gd=54.410763.3039243.7334254.3085092.384107E-02gd=55.645343.3139243.8509624.3215492.347442E-02gd=56.878753.3239243.9741994.334592.310759E-02gd=58.108213.3339244.1035084.3476312.274059E-02gd=59.330863.3439244.2393014.3606712.237342E-02gd=60.546173.3539244.3820184.3737122.200606E-02gd=61.75026……………3.57392411.014914.6606041.387998E-02gd=82.289073.58392411.628894.673645.0135086gd=82.880853.59392412.295994.6866851.313705E-02gd=83.442563.60392413.022574.699726.0127653gd=83.975263.61392413.815864.712766.0123934gd=84.47865符合電液轉(zhuǎn)向〔ECHPS,電磁閥與轉(zhuǎn)閥匹配要求,零車速的最大手力小于6.5Nm的要求。8計算的曲線與實測的曲線差別8.1實測的曲線存有系統(tǒng)的背壓由圖15中看出實測的手力特性曲線和圖16中計算的曲線,一開始就存在很大的差別。這是因為實測的手力特性曲線一開始階段就存有背壓,因為轉(zhuǎn)閥是一個具有多層次節(jié)流作用的閥,如進、出油孔和預(yù)開隙、坡口縫隙等,在眾多環(huán)節(jié)中那個節(jié)流作用最大,〔不僅流通的面積對其有影響而且流通的幾何形狀對其也有很大的影響所以即便輸入軸轉(zhuǎn)動,使預(yù)開隙略有關(guān)小,如果此時略微關(guān)小了的閥口液流面積但其節(jié)流作用還沒有進、出油孔節(jié)流作用大時?！苍陂y套上進、出油孔通往前、后兩油缸的；因閉合側(cè)變更而使進、出油孔的進入油缸或從油缸中出來的進、出油作用互為交替。只要閥口節(jié)流作用還沒進、出油孔的節(jié)流作用大時,在此時轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的一個區(qū)域乃為不靈敏區(qū)。在QC/T306—1999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成臺架試驗方法和QC/T529—2000汽車動力轉(zhuǎn)向器總成臺架試驗方法都有規(guī)定：即測出兩個方向進油口增加0.1Mpa的輸入端轉(zhuǎn)過的角度。稱此角度為自由間隙或不靈敏區(qū)?！惨酝?噸車動力轉(zhuǎn)向器不靈敏區(qū)約在這范圍在QC/T305—1999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件和QC/T530—2000汽車動力轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件中規(guī)定自由間隙應(yīng)符合設(shè)計要求。即符合專業(yè)制造廠的設(shè)計要求,并沒有統(tǒng)一的要求。而現(xiàn)在的動力轉(zhuǎn)向器都在往縮小體積方向努力；因此轉(zhuǎn)閥也越來越小,有的出油孔直徑只有φ2.5～3.5mm。在預(yù)開隙的開始閉合時正處于低雷諾數(shù)層流流動狀態(tài),由圖17知當(dāng)雷諾數(shù)在=10附近,流量系數(shù)Cd的變化是較大的。出油孔的液流面積和管狀通道對油液的實際的節(jié)流作用比預(yù)開隙處大,所以即使當(dāng)預(yù)開隙略有關(guān)小,當(dāng)還沒出油孔的節(jié)流作用大時時,預(yù)開隙的關(guān)小并不對系統(tǒng)的油壓有何變化,便形成不靈敏區(qū),這也造成常流式系統(tǒng)存有一定的背壓約在0.8Mpa左右,使不靈敏區(qū)角度也變得較明顯,本例在0.65～0.73°范圍內(nèi)。雖然符合專業(yè)生產(chǎn)廠的設(shè)計要求。但與常規(guī)計算手力特性曲線就有差別。因為常規(guī)計算不考慮系統(tǒng)背壓。應(yīng)該說不考慮系統(tǒng)背壓是不符合現(xiàn)在中、小、輕型商用車的動力轉(zhuǎn)向器的實際,所以擬合曲線時就要對此作修正。而某些重、中型商用車的動力轉(zhuǎn)向器出油孔直徑較大,雖然不靈敏區(qū)角度也不小,只是系統(tǒng)背壓較低,手力特性曲線線起點在0.2Mpa左右,起勢平緩呈平鍋底狀,這種形狀與常規(guī)計算的曲線較符合。另外應(yīng)指出不靈敏區(qū)角度的大小也受試驗臺架的壓力傳感器在低壓時靈敏度的影響。8.2實測的曲線沒有起勢平緩呈平鍋底狀的曲線部分由圖16可看到用公式計算的手力特性曲線和圖15實測的手力特性曲線相差較大的地方,計算的手力特性曲線為起勢平緩,而實測的手力特性曲線比較陡峭,為了改善這一情況,進行了多種修正方案試驗,其中以實際的節(jié)流作用較大的閥口實際過流面積,比我們幾何計算的過流面積要小,我們稱它為液流面積,其間隙稱它為液流間隙,這些我們都可通過從實測的流量系數(shù)中反算求得?，F(xiàn)在我們用液流間隙減量對常規(guī)計算中的幾何間隙作修正〔即用假定的實際液流間隙比幾何間隙減小的量來修正。這樣比較可以說明計算的曲線與實測的曲線差別方面的一些問題。由式<7>知液流通過閥口的雷諾數(shù)在閥口閉合過程中也在不斷變化。雷諾數(shù)<7>式中：d——閥口實際面積的水力直徑<m>；ρ——壓力油密度<kg/m3>：μ——壓力油運動粘度<m2/s>；Δp——閥口兩端的壓差<Pa>雷諾數(shù)表示作用于流體微團的慣性力與粘性力之比。兩個幾何相似流場的雷諾數(shù)相等。雷諾數(shù)越小意味著粘性力影響越顯著,越大則慣性力影響越顯著。雷諾數(shù)很小的流動〔如潤滑膜內(nèi)的流動,其粘性影響遍及全流場。雷諾數(shù)很大的流動,其粘性影響僅在物面附近的邊界層才是重要的。雷諾數(shù)小,意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位,流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動,呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大,意味著慣性力占主要地位,流體呈紊流流動狀態(tài),一般管道中雷諾數(shù)Re＜2000〔=44.721359為層流狀態(tài),Re＞4000〔=63.2455為紊流狀態(tài),Re＝2000～4000為過渡狀態(tài)。則此時液流通過閥口的流量系數(shù)Cd、收縮系數(shù)Cc也隨之變動。如圖17所示。Cd——流量系數(shù),實際流量q與理論流量qt之比,〔計算理論流量見公式1、2；Cc——收縮系數(shù),由液流收縮斷面積Ac與原斷面積Ao之比,Cc=Ac/Ao。在轉(zhuǎn)閥閉合過程中,雷諾數(shù)和流量系數(shù)有一定的變動范圍。由孔板流動中知液流通過閥口的流量系數(shù)Cd、收縮系數(shù)Cc隨雷諾數(shù)的變大而變小,如圖17所示。而常規(guī)計算中沒有考慮流量系數(shù)Cd等影響因素,因此與實測的曲線有所不同是必然的,這也是實測的與計算的曲線產(chǎn)生差別的原因之一。圖17流量系數(shù)Cd隨閥口的雷諾數(shù)的變化而變動摘自雷天覺：液壓工程手冊北京機械工業(yè)出版社1990,現(xiàn)在有雷天覺新編液壓工程手冊<上下>北京理工大學(xué)出版社1998-12-1流量系數(shù)Cd隨閥口的雷諾數(shù)與上相仿,但也沒轉(zhuǎn)閥的相關(guān)數(shù)據(jù)、更沒轉(zhuǎn)閥的雷諾數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)。圖18手力特性曲線分幾段擬合修正方案0——實測的手力特性曲線<最左面的曲線>；1——未修正的計算的手力特性曲線〔最右面的曲線；2——修正的計算的手力特性曲線〔中間的。8.3對常規(guī)計算的修正針對上述原因,對常規(guī)計算公式<3>、<5>計算中閥口的的瞬間寬度為b應(yīng)適當(dāng)減去一修正量Δb。其具體方法是：<1>先對被選擇做試驗的動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥零件凡與性能計算有關(guān)的幾何尺寸要素測量準確并記錄；<2>按技術(shù)要求組裝、調(diào)整、試驗取得該試樣實測的手力特性曲線如圖18曲線0；<3>通過編程在計算機上用常規(guī)計算公式計算并繪制該試樣的計算的手力特性曲線如圖18曲線1；<4>通過計算機對實測的曲線0作直接擬合仿真,其步驟如下：①選擇實測的手力特性曲線的nj個轉(zhuǎn)角點〔稱其為選定角以圖18例nj=6,取轉(zhuǎn)角點為ψ1=0.5799；ψ2=0.7283；ψ3=1.5954；ψ4=2.13；ψ5=3.1529；ψ6=3.9126；相當(dāng)于手力:hm1=ψ1×1.359619〔轉(zhuǎn)角×扭桿剛度=0.788443Nmhm2=0.99;hm3=2.169136;hm4=2.895988;hm5=4.2867427;hm6=5.31964529②從實測的手力特性曲線上摘取與選定轉(zhuǎn)角對應(yīng)的壓力值,作為擬合曲線的目標(biāo)值；③編制計算機程序?qū)τ嬎悴⒗L制該試樣的計算的手力特性曲線如圖18曲線1的程序進行修正,修正方法即對常規(guī)計算公式<3>、<5>計算中閥口的的瞬間寬度為b應(yīng)適當(dāng)減去一修正量Δb。使得擬合后產(chǎn)生的新曲線,在其選擇的選定轉(zhuǎn)角點上的壓力值,基本上符合目標(biāo)值：p1=0.52217；p2=1.0177；p3=2.001；p4=3.0155；p5=5.91268；p6=10.125MPa。如圖18曲線2。這樣擬合的新曲線基本上與實測的曲線相差無幾。如果選擇的選定角多一些,則擬合構(gòu)成的曲線更接近實測的曲線。〔本例選定角數(shù)為nj=6。9計算機編程分段擬合手力特性曲線9.1擬合手力特性曲線由以上可看出在對動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)閥的性能計算與預(yù)測中采用計算機編程計算也是為了探索問題一步步逼出來的?！舱f到這里我想了解一下在坐的是否除了用計算機畫圖外還用不用計算機編程計算？應(yīng)該說這編程計算也和計算機畫圖一樣重要,是一個主管工程師所必須具備的技能,學(xué)會了受益終身。你們在編程中用MATLAB、VC還是VB我想了解一下。以便今后有的放矢地討論問題。我們在計算機上模擬試驗,試驗是按照轉(zhuǎn)向器每轉(zhuǎn)過一單位轉(zhuǎn)角ψ,插值計算手力hm,不考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間幾何間隙b,考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間液流間隙減量b_,不考慮實際液流間隙減量因素的閥口瞬間液流間隙所形成的油壓p_,圖19每一轉(zhuǎn)角ψ,同時插值計算8個參數(shù)程序結(jié)果。每一轉(zhuǎn)角ψ,同時插值計算手力hm、幾何間隙b、液流間隙b_、擬合壓力p_、擬合流量系數(shù)qc_、雷諾數(shù)re、液流間隙等參數(shù)所形成的路感特性角gd、幾何間隙所形成的路感特性角gd_等8個參數(shù)程序結(jié)果。由計算機作模擬試驗,對于在已知的數(shù)學(xué)模型里進行參數(shù)的調(diào)優(yōu)是很方便的。程序?qū)嵗鐖D19所示。即是圖18手力特性曲線分幾段擬合修正方案的源程序。插值計算8參數(shù)的程序運行后自動記錄了所有數(shù)據(jù)如下：〔看演示程序轉(zhuǎn)閥程序計算數(shù)據(jù)記錄程序名稱:3Qc_5/06-9-19/擬合力特性曲線/2008-10-15/9:40程序摘要:單側(cè)楞邊平均寬度0.768、楞邊長度9程序特征:用漸變實際液流間隙減量因素法擬合實際試驗特性曲線數(shù)據(jù);尋求流量系數(shù)Qc曲線3槽求壓力,預(yù)開隙角α1前的規(guī)范計算,用壓差求雷諾數(shù)選擇間隙擬合曲線,用β計算;繪制柔和曲線<六段曲線>基本參數(shù)計算<a01>楞邊<軸槽坡口>長w=9<a1>偏心距l(xiāng)2=10<a2>偏心圓間隙jxv=.405<a4>楞邊半徑r2=23.8403<1>幾何預(yù)開隙a2=.295<4>預(yù)開隙角α1=1.21386<5>α1+αv之和α2=4.303416<6>楞邊寬角αv=3.089556<7>楞邊寬a1=.7683086因新臺架度與手力比例系數(shù)khm_ψ=.7355扭桿剛度hmk0=1.359619Nm/度按實計算值,路感特性最佳角=45楞邊寬a1=.7683086楞邊長w=9幾何預(yù)開隙a2=.295預(yù)開隙角α1=1.21386預(yù)開隙角α1+楞邊寬角αv之和α2=4.303416評價要求1,當(dāng)接近路感特性的1/4載荷時度轉(zhuǎn)角時3.25,路感特性角=gd=45±152,最大輸出載荷10MPa,手力hm不大于5+1.5Nm<轉(zhuǎn)角ψ,同時插值計算手力hm、幾何間隙b、液流間隙b_、擬合壓力p_><擬合流量系數(shù)qc_、雷諾數(shù)re、液流間隙等參數(shù)所形成的路感特性角gd、幾何間隙所形成的路感特性角gd_>ψ,hm,b,b_,p_.011.359619E-02.042.29101292.505731E-02qc_.994872re10.44691gd_-1.549996gd0.022.719238E-02.042.28702582.575829E-02qc_.9896561re10.47441gd_1.776814gd0.034.078858E-02.042.2830387.0264891qc_.9843499re10.5026gd_5.177743gd0……….5599998.7613865.0427.172281E-02.4125194qc_.4605801re15.35391gd_83.2893gd0.5699998.7749826.0426.773572E-02.4625124qc_.4420362re15.67266gd_83.58076gd0.5799997.7885788.0426.374863E-02.5221763qc_.4228804re16.0237gd_83.8608gd0.5884.8.0455.962799E-02.5968409qc_.4011048re16.45291gd_19.76657gd0.5984.8135962.045.0586304.6173239qc_.4011048re16.45291gd_24.13481gd0……….7183999.9767503.0454.665939E-02.9747221qc_.4011048re16.45291gd_41.45349gd0.7283999.9903465.045.04566181.017777qc_.4011048re16.45291gd_43.28323gd0.7355.99999993.246648E-024.199686E-021.203165qc_.3365342re17.9621gd_-75.01622gd87.72807.74551.0135963.246648E-024.188971E-021.209328qc_.3365342re17.9621gd_5.421216gd39.96132………1.4754992.0061173.246648E-023.390723E-021.845755qc_.3365342re17.9621gd_10.53594gd58.661431.5754992.1420793.246648E-023.278895E-021.973804qc_.3365342re17.9621gd_11.68gd61.283911.5854992.1556753.246648E-02.03267681.987374qc_.3365342re17.9621gd_11.80329gd61.543711.5954992.1692713.246648E-02.03256462.001093qc_.3365342re17.9621gd_11.92803gd61.802971.62.175391.0265.03257122.000282qc_.3371255re17.94634gd_5.473902gd-6.2930771.612.188987.02653.245872E-022.01417qc_.3371255re17.94634gd_12.11225gd62.09438………2.112.868796.02652.675868E-022.963667qc_.3371255re17.94634gd_21.43741gd73.856862.122.882392.02652.664317E-022.989422qc_.3371255re17.94634gd_21.70144gd74.061772.132.895988.02652.652759E-023.015528qc_.3371255re17.94634gd_21.9691gd74.26552.132952.91.895082E-023.487661E-021.744578qc_.4437995re15.64149gd_6.846632gd89.679762.142952.9135961.895082E-023.472436E-021.75991qc_.4437995re15.64149gd_22.32124gd64.37186………3.1329494.2596181.895082E-021.926488E-025.717765qc_.4437995re15.64149gd_68.29114gd85.516353.1429494.2732141.895082E-021.910481E-025.813976qc_.4437995re15.64149gd_68.78682gd85.628433.1529494.286811.895082E-021.894467E-025.912683qc_.4437995re15.64149gd_69.2774gd85.738583.162654.3.01445.04152511.230658qc_.9808173re10.5215gd_69.18445gd-89.877623.172654.313596.014454.117085E-021.251928qc_.9808173re10.5215gd_70.22848gd64.81893………3.9126495.319714.014451.447704E-0210.1251qc_.9808173re10.5215gd_89.11423gd88.841523.9226495.33331.014451.410985E-0210.65893qc_.9808173re10.5215gd_89.17947gd88.926843.9326495.346906.01445.013742511.23641qc_.9808173re10.5215gd_89.24148gd89.007933.9426495.360502.014451.337495E-0211.86246qc_.9808173re10.5215gd_89.30032gd89.084883.9526495.374098.014451.300725E-0212.54262qc_.9808173re10.5215gd_89.35598gd89.157683.9626495.387694.014451.263935E-0213.28339qc_.9808173re10.5215gd_89.40868gd89.226593.9726495.40129.014451.227131E-0214.09215qc_.9808173re10.5215gd_89.45837gd89.29169.2擬合曲線與實測曲線的對比分析<1>流量系數(shù)Cd隨雷諾數(shù)的變化,這方面滑閥的數(shù)據(jù)資料較多。如一般滑閥直角楞邊的臨界雷諾數(shù)Rec=260；=16.1245滑閥直角楞邊的流量系數(shù)Cd=0.67～0.74。而轉(zhuǎn)閥在資料上很少見到,這次在擬合曲線計算時,獲知轉(zhuǎn)閥弧形楞邊工作過程中的雷諾數(shù)范圍Re=110～780；=10.44～18.17；轉(zhuǎn)閥弧形楞邊常用區(qū)段的流量系數(shù)Cd=0.6～0.4。參考滑閥直角楞邊的臨界雷諾數(shù)Rec=260和偏心環(huán)狀縫隙臨界雷諾數(shù)Rec=400；取轉(zhuǎn)閥弧形楞邊的臨界雷諾數(shù)Rec=350～380；=17.5～19.5。<2>本例以中等長度弧形楞邊轉(zhuǎn)閥為例,擬合曲線初始雷諾數(shù)=10.447；六個選定角轉(zhuǎn)角點上的雷諾數(shù)的平方根為=16.1715；=16.4529；=18.1781；=17.9463；=15.6414；=10.5077。前兩點和后兩點小于臨界雷諾數(shù)的下限17.5,處于層流流動；中間兩點大于臨界雷諾數(shù)的下限17.5,此時處于紊流流動。修正量Δb是由實際液流間隙減量因素形成的。修正方法即對計算中閥口的的瞬間寬度為b減去一修正量Δb<虛擬附面層>。〔實際氣體附面層流體間隙減量因素程度還與液流通過間隙表面的粗糙度、油液的溫度、粘度有關(guān),虛擬附面層也假設(shè)這樣。由于本例采用擬合曲線法上述因素都已包含其中。9.2用擬合曲線方法對手力特性曲線的路感強度進行預(yù)測用擬合曲線方法可以從根本上了解到計算和在試驗臺上實測的區(qū)別在那里,得知在常規(guī)計算中那里需要修正,怎樣修正。再用流體力學(xué)的原理分析為什么要這樣修正。其目的就是為了建立某一規(guī)格的轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器的數(shù)學(xué)模型,通過程序進行計算機人機對話改變某些參數(shù)使手力特性曲線趨于較理想的設(shè)計。如路感強度在QC/T306—1999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成臺架試驗方法中規(guī)定,當(dāng)在最大的壓力的1/5時,〔本例為2Mpa時,其壓力的增高值Δp和單位轉(zhuǎn)角增值Δψ構(gòu)成的曲線斜率為1,〔或Tan<Δp/Δψ>=45°,視為理想值。在QC/T305—1999汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中規(guī)定路感強度應(yīng)符合設(shè)計要求,即路感強度是由生產(chǎn)廠的設(shè)計要求中加以規(guī)定,如某專業(yè)生產(chǎn)廠的設(shè)計要求為路感強度E=1±0.33〔用斜率表示;或45°±15°〔用角度表示。在汽車動力轉(zhuǎn)向控制閥總成技術(shù)條件中,有些要求是對制造方面的要求如曲線的對稱性、內(nèi)泄漏等。有些要求是對設(shè)計要求的如路感強度、最大油壓的轉(zhuǎn)角等。像路感強度以往主要在設(shè)計制造之后靠試驗數(shù)據(jù)來改進控制閥。如果計算能提供比較正確的路感強度等,那就可把正確的尺寸要素確立在轉(zhuǎn)閥制造之前?！矘?biāo)準上：最大的壓力的1/5；汽車工程手冊:最大的壓力的1/4；,畢大寧老師1998寫的"汽車轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與應(yīng)用"也是最大的壓力的1/4時,在畢著中最大手力的20～30%時一般內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為20～30°是指區(qū)域A、D、B、C中的B區(qū)。要使計算能提供比較正確的路感強度,必須對常規(guī)計算公式進行有效的修正,如果不修正按常規(guī)計算提供的路感強度誤差是相當(dāng)大的。如果不修正按常規(guī)計算手力特性曲線是由幾何間隙的作用導(dǎo)致壓力升高；手力特性曲線起勢平緩呈平鍋底狀,到最大的壓力的1/5時,本例為2Mpa時,轉(zhuǎn)角已達3.43°,路感強度為1.7175;<77.29°>;直到轉(zhuǎn)角為3.63°與修正的曲線重合,一起到達最大的壓力值10Mpa。如圖15中的手力特性曲線1〔最右面的曲線。如果在常規(guī)計算的基礎(chǔ)上作修正,修正后閥口的間隙不再是純幾何性質(zhì),而是在幾何間隙的基礎(chǔ)上再加上實際液流間隙減量因素,壓力是由液流間隙造成的。則手力特性曲線將十分逼近實測的手力特性曲線,曲線在離開不靈敏區(qū)后就較有一定的斜率,所以當(dāng)?shù)竭_最大的壓力的1/5時即2Mpa時,轉(zhuǎn)角僅為1.595°,1.5954992.1692713.246648E-02.03256462.001093qc_.3365342re17.9621gd_11.92803gd61.80297路感強度為;<61.8029°>如圖18中的手力特性曲線2——修正的計算的手力特性曲線。以上修正與不修正兩曲線轉(zhuǎn)角誤差較大,因此不修正的計算手力特性曲線是用來進行設(shè)計定量分析是不夠精準的。擬合同類型樣機的試驗曲線,在計算機上可以做到與實測曲線的壓力、轉(zhuǎn)角誤差相應(yīng)要小一些。在這樣的基礎(chǔ)上,對尚在設(shè)計階段的某些參數(shù),借助于同類型樣機的試驗曲線進行擬合,并略作改變就可在制造之前推算需要預(yù)測的項目。9.3對轉(zhuǎn)閥某些尺寸要素改變后的推算實例修正后的間隙曲線即為液流間隙曲線其趨勢線可用指數(shù)方程表示,如圖20如本例指數(shù)方程為b液力=0.0479e-0.00322x其中x為轉(zhuǎn)角。常規(guī)計算的間隙為幾何間隙b幾何,則修正量Δb=b幾何－b液力。用它來對轉(zhuǎn)閥某些尺寸要素修改后的推算則要比直接擬合更為方便,由于上述指數(shù)方程是趨勢線的數(shù)學(xué)模型,當(dāng)然就沒有直接擬合的精度高。如本例系研發(fā)電液轉(zhuǎn)向器為目的,從試驗得出與電磁減壓閥的最佳匹配是希望在汽車低速時轉(zhuǎn)向器的最大手力矩是5.32Nm;當(dāng)汽車高速時,電磁減壓閥工作后由于油液的旁路使最大手力矩達7Nm。為此用直接擬合曲線法來推算修改r2、W后的結(jié)果見表1、2。圖20液流間隙曲線其趨勢線可用指數(shù)方程表示表1磨削量Δjxv作調(diào)優(yōu)改變而使坡口楞邊半徑r2改變〔w=9尺寸改變項目：磨削量Δjxv1/5最大載荷轉(zhuǎn)角ψ°1/5最大載荷<Mpa>路感強度〔°最大載荷轉(zhuǎn)角ψ°最大載荷油壓p<Mpa>最大手力矩<Nm>0.00571.5554992.11488759.752433.94264910.297115.3605020.00471.4754992.00611758.661433.91264910.124565.319714表2坡口寬w作調(diào)優(yōu)改變〔Δjxv=0.0047尺寸改變項目：改變坡口寬w1/5最大載荷轉(zhuǎn)角ψ°1/5最大載荷<Mpa>路感強度〔°最大載荷轉(zhuǎn)角ψ°最大載荷油壓p<Mpa>最大手力矩<Nm>9.51.4754992.00611757.26833.92264910.097395.333319.01.4754992.00611758.661433.91264910.124565.319714注：〔1路感強度要求：E=1±0.33或45°±15°〔2見圖19所附藍色數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計要求選取Δjxv=0.0047；w=9.0。由此可知在當(dāng)前的動力轉(zhuǎn)向以及正在發(fā)展的電液轉(zhuǎn)向、甚至電動轉(zhuǎn)向,采用擬合曲線法,來改進其設(shè)計計算都是很有意義的。10擬合曲線方法與基于轉(zhuǎn)閥流量系數(shù)曲線方法的對比美國布什汀〔JoelE.Birsching曾發(fā)表"動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥的二維模型"[2]；該文章介紹了他們應(yīng)用節(jié)流公式把轉(zhuǎn)閥的計算機程序和實驗中的流量系數(shù)連在一起。提供了轉(zhuǎn)閥工作范圍的流量系數(shù)的變化曲線。沿著實測與計算的相互關(guān)系,給提供一個轉(zhuǎn)閥的性能的計算方法。而我們用的曲線擬合法也可得出的流量系數(shù)的變化曲線,故可借助他們做了大量的流量系數(shù)的試驗的流量系數(shù)的變化曲線,來作為我們曲線擬合法的檢驗旁證。本例仍以六個選定轉(zhuǎn)角點以圖18為例取6個轉(zhuǎn)角點上的流量系數(shù)分別為：Cd1=0.4328058；Cd2=0.4022738；Cd3=0.3288592；Cd4=0.3369855;Cd5=0.4424382;Cd6=0.9343793,如圖17流量系數(shù)的變化曲線所示。帶圓點的細實線為擬合實測曲線由六個選定轉(zhuǎn)角點的流量系數(shù)計算曲線；圓點即選定轉(zhuǎn)角點。粗實線為對前者進行多項式擬合的趨勢曲線。美國布什汀提供的轉(zhuǎn)閥流量系數(shù)曲線詳見參考文獻[2],布什汀稱該曲線在轉(zhuǎn)角1～3°的流量系數(shù)計算值比較準確。并稱0～1°和3～4°的流量系數(shù)計算值不準確。雖然我們計算的轉(zhuǎn)閥與布什汀所計算的轉(zhuǎn)閥的尺寸參數(shù)不會相同,但應(yīng)該是屬于同一個類型的數(shù)學(xué)模型,我們用的曲線擬合法得出的流量系數(shù)的變化曲線。如圖21所示。在轉(zhuǎn)角1～３°〔常用轉(zhuǎn)角區(qū)的流量系數(shù)計算值在0.45～0.33左右。與布什汀提供的轉(zhuǎn)閥流量系數(shù)曲線在轉(zhuǎn)角1～３°的流量系數(shù)曲線形狀相近。圖21計算的流量系數(shù)曲線我們采用曲線擬合法,擬合的是實際的試驗曲線,在擬合過程中包含了布什汀應(yīng)用節(jié)流公式中未考慮的兩個因素,在曲線起始端的背壓因素；在曲線終止端的實際最大壓力因素,因此布什汀的計算在一頭一尾他自己也感到計算與實際有差距。這說明我們采用曲線擬合法比較符合實際,而且比較簡單易行。圖22.布什汀預(yù)先推算與實測流量系數(shù)的相互關(guān)系圖23.布什汀流量系數(shù)CQ圖Actual——實測的；Modeled——模擬的。美國布什汀提供了轉(zhuǎn)閥工作范圍的流量系數(shù)的變化曲線。而我們用的曲線擬合法也可得出的流量系數(shù)的變化曲線,故可借助他們做了大量的流量系數(shù)的試驗的流量系數(shù)的變化曲線,來作為我們曲線擬合法的檢驗旁證。這種試驗也值得我們效仿,因為實測流量可借助精密的流量計可測得較準,試驗方法較簡單可行。再與用公式1、2計算的作比較可得出具體某型轉(zhuǎn)閥的流量系數(shù)曲線對修正我們的數(shù)學(xué)模型是有用的,對探求出的閥口間隙就不是純幾何性質(zhì)的,而是在幾何間隙的基礎(chǔ)上再加上實際液流間隙減量因素構(gòu)成了液流間隙。由計算機作模擬試驗,對于在已知的數(shù)學(xué)模型里進行參數(shù)的調(diào)優(yōu)是很方便的。下面就是按每一轉(zhuǎn)角ψ,同時插值計算p、b、b_、p_、gd、不考慮實際液流間隙減量因素流量系數(shù)qc_、雷諾數(shù)rev等7個參數(shù)的一個程序?qū)嵗鐖D23所示?！部囱菔境绦驁D24每一轉(zhuǎn)角ψ,同時插值計算p、b、b_、p_、gd、qc_、rev7個參數(shù)的程序運行結(jié)果。程序運行自動記錄了所有數(shù)據(jù)如下：轉(zhuǎn)閥程序計算數(shù)據(jù)記錄程序名稱/編制日期/修改日期:流量系數(shù)曲線2/2006-9-14/2008-10-16:/18.38程序摘要:單側(cè)楞邊平均寬度0.768、楞邊長度9;程序特征:用漸變實際液流間隙減量因素法擬合實際曲線選擇間隙擬合曲線,用β計算3槽求壓力,預(yù)開隙角α1前的規(guī)范計算,用壓差求雷諾數(shù)以關(guān)鍵角與瞬角比的指數(shù)方程制柔和曲線求流量系數(shù)Qc曲線<六段曲線>采用變記錄開關(guān),0為綜合記錄,1為另項記錄,2為另項記錄,Δbf曲線基本參數(shù)計算<a01>楞