哈威HAWE液壓閥的閥芯在工作過(guò)程中所受到的作用力是多種多樣的,掌握各種作用力的特點(diǎn)及計算方法是設計及使用液壓閥的基礎。下面將介紹液壓閥設計分析中常見(jiàn)的幾種作用力。 液壓力:在液壓元件中,由于液體重力引起的液體壓力差相對于液壓力而言是極小的,可以忽略不計。因此,在計算時(shí)認為同一容腔中液體的壓力相同。液壓力F等于壓力P與作用面積S的乘積。 液動(dòng)力:液流經(jīng)過(guò)閥口時(shí),由于流動(dòng)方向和流速的變化造成液體動(dòng)量的改變,使閥芯受到附加的作用力,這就是液動(dòng)力。在閥口開(kāi)度一定的穩定流動(dòng)情況下,液動(dòng)力為穩態(tài)液動(dòng)力;當閥口開(kāi)度發(fā)生變化時(shí),還有瞬態(tài)液動(dòng)力的作用。 穩態(tài)液動(dòng)力:取進(jìn)出口之間的閥芯與閥體孔所構成的環(huán)形通道為控制體積。對于某一固定的閥口開(kāi)度X而言, 控制體積對閥芯軸線(xiàn)方向的穩態(tài)液動(dòng)力F可根據動(dòng)量定律計算。 瞬態(tài)液動(dòng)力:除穩態(tài)液動(dòng)力外,作用在閥芯上的液流力還有瞬態(tài)液動(dòng)力。所謂瞬態(tài)液動(dòng)力,是指由于閥口開(kāi)度變化引起流經(jīng)閥口的液流速度變化,導致流道中液體動(dòng)量變化而產(chǎn)生的液動(dòng)力?;蛘哒f(shuō),瞬態(tài)液動(dòng)力是指在非穩態(tài)和瞬態(tài)情況下,由于流經(jīng)閥腔的流量不穩定,流體的加速度所產(chǎn)生的液動(dòng)力。瞬態(tài)液動(dòng)力的作用方向始終與閥腔內液體的加速度方向相反。 哈威HAWE液壓閥當閥口增大且流體向外流動(dòng)時(shí),由于流量增大,閥腔內液體的加速度指向右,因此作用在閥芯上的瞬態(tài)液動(dòng)力Fi指向左,使閥口趨于關(guān)閉。若閥口增大時(shí)流體向內流動(dòng)(如下圖b),則閥腔內液體的加速度指向左,因此作用在閥芯上的瞬態(tài)液動(dòng)力F指向右,使閥口趨于開(kāi)啟,此時(shí),瞬態(tài)液動(dòng)力對閥芯的運動(dòng)是一個(gè)不穩定因素。從滑閥工作穩定性的角度出發(fā),這種情況應盡量避免。 在閥芯所受到各種作用力中,瞬態(tài)液動(dòng)力的數值所占的比例不大,在一般液壓控制閥中通常忽略不計,只在頻響較高的閥(如伺服閥或高響應的比例閥)的動(dòng)態(tài)特性分析中才予以考慮。 液壓側向力與摩擦力:如果滑閥的閥芯與閥體孔都是*精確的圓柱形,而且徑向間隙中不存在任何雜質(zhì),徑向間隙處處相等,則配合間隙中壓力沿圓周是均布的,閥芯上沒(méi)有不平衡的徑向液壓力。但由于制造誤差以及閥在實(shí)際工作中不可能保持精確的同心位置,因此,閥芯將由于徑向液壓力分布不均勻而被推向一側,形成數值相當可觀(guān)的液壓側向力與摩擦力。
哈威HAWE液壓閥當閥芯兩端存在錐度,且大端壓力大于小端壓力時(shí),稱(chēng)為倒錐。倒錐時(shí)側向力使閥芯偏心增大,閥芯大端與閥體孔內壁接觸,使閥芯受到較大的摩擦力而影響它的運動(dòng)。當側向力過(guò)大時(shí),甚至會(huì )出現“卡死"現象。 彈簧力:在液壓閥中,彈簧的應用極為普遍。液壓元件中所使用的彈簧主要為圓柱螺旋壓縮彈簧,其彈簧力與變形量為線(xiàn)性關(guān)系,因此彈簧剛度為常數。某些液壓閥也使用碟形彈簧,通常將單片碟形彈簧重疊成彈簧組,其彈簧力和變形量之間為非線(xiàn)性關(guān)系,彈簧剛度是變化的,用于對變形量和彈簧力特性有特殊要求的液壓閥(如遠程調壓閥等)中。 重力和慣性力:一般液壓閥的閥芯等運動(dòng)件所受的重力與其他作用力相比可以忽略不計。除了有時(shí)在設計閥芯上的彈簧要考慮閥芯自重及摩擦力的影響外,一般分析計算通常不考慮重力。慣性力是指閥芯在運動(dòng)時(shí),因速度發(fā)生變化所產(chǎn)生的阻礙閥芯運動(dòng)的力,它也是一種質(zhì)量力。在分析 閥的靜態(tài)特性時(shí)可不考慮;但在進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)必須計算運動(dòng)件的慣性力,有時(shí)還應考慮相關(guān)的液體質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力,包括管道中液體質(zhì)量的慣性力
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