高速?gòu)椥韵到y(tǒng)插裝溢流閥泄漏分析與仿真

高速?gòu)椥韵到y(tǒng)插裝溢流閥泄漏分析與仿真

0壓力大的油口壓力在插裝閥中，高壓油口和控制油口之間使用梯子密封，而不是線(xiàn)圈。因此，當(dāng)兩個(gè)油口的壓力不同時(shí)，高壓油以低壓力的油口流，導(dǎo)致油壓機(jī)泄漏，從而影響閥芯的運(yùn)動(dòng)。所以,需要在高壓油口與控制油口之間添加泄漏模塊,對(duì)泄漏所造成的影響進(jìn)行相關(guān)的分析,為實(shí)際的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)提供理論的參考依據(jù)。1溢流閥的工作原理插裝閥與傳統(tǒng)液壓控制技術(shù)相比,流動(dòng)阻力小,通油能力強(qiáng),慣性小,反應(yīng)靈敏,因而特別適合于多機(jī)能控制、集成化、高壓大流量系統(tǒng)。插裝溢流閥的工作原理如圖1所示。插裝溢流閥的閥芯與閥套之間沒(méi)有密封圈,這樣不可避免地會(huì)產(chǎn)生泄漏,泄漏間隙如圖2所示。閥芯的加工要考慮到各種工藝以及加工時(shí)的精度,保證閥芯與閥套的配合間隙。因?yàn)橹睆介g隙越大,泄漏量也就越大,而過(guò)小的配合公差使加工存在著很大的困難。所以合適的直徑間隙對(duì)于插裝溢流閥的性能起著至關(guān)重要的作用。2間隙流道的計(jì)算影響間隙中流體流動(dòng)的因素有雷諾數(shù)、配合間隙的大小、軸孔中心線(xiàn)位置的偏心、軸孔相對(duì)運(yùn)動(dòng)、芯軸相對(duì)于孔傾斜、入口及出口段截面變化、零件形位公差及表面粗糙度、工作溫度及壓力變化。凡有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件間,必須有一定間隙,如圖3所示,根據(jù)流體力學(xué)理論,對(duì)于縫隙間的流動(dòng),當(dāng)內(nèi)外圓柱間沒(méi)有軸向相對(duì)移動(dòng),且間隙很小時(shí),其雷諾數(shù)一般低于偏心環(huán)形光滑縫隙的臨界雷諾數(shù),因此總的流動(dòng)保持為層流。在不考慮流體在流動(dòng)過(guò)程中加速的影響和間隙流道的形狀改變及間隙彎曲等的情況下,完全同心的兩圓柱間隙層流流動(dòng)的流量計(jì)算公式為:式中Q———縫隙流量,單位為L(zhǎng);h——內(nèi)外同心時(shí)半徑的縫隙值,單位為mm;l——縫隙長(zhǎng)度,單位為mm;Δp———縫隙兩端流體壓力差,單位為Pa。由公式可以看出,泄漏流量的大小與縫隙值的立方成正比。3插裝溢流閥的amesim模型建立高速?gòu)椛湎到y(tǒng)的液壓原理圖如圖4所示。在AMESim液壓庫(kù)中,沒(méi)有插裝閥模型用來(lái)直接使用,需要根據(jù)插裝閥的結(jié)構(gòu)建立相關(guān)的模型。建立插裝溢流閥的AMESim模型,如圖5所示。參照?qǐng)D5插裝溢流閥的AMESim模型,在插裝溢流閥中添加泄漏模塊,泄漏模塊的參數(shù)設(shè)置如圖6所示。密封處閥芯的直徑設(shè)置為60mm,密封長(zhǎng)度為45mm,這些參數(shù)均來(lái)自于實(shí)測(cè)。泄漏間隙值可以根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)置。本文僅對(duì)加速液壓系統(tǒng)部分建立仿真模型,并在插裝溢流閥處添加泄漏模塊,如圖7所示。4溢流閥泄漏流量計(jì)算對(duì)于泄漏間隙值的設(shè)置,分別取0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm,仿真時(shí)間設(shè)置為30s,仿真步長(zhǎng)設(shè)置為0.001,電磁閥在29s時(shí)開(kāi)始換向,并對(duì)其他相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,然后進(jìn)行仿真,得出插裝溢流閥的相關(guān)曲線(xiàn)。在分析結(jié)果中,1代表直徑間隙為0.01mm時(shí)仿真得到的數(shù)據(jù);2代表直徑間隙為0.02mm時(shí)仿真得到的數(shù)據(jù);3代表直徑間隙為0.03mm時(shí)仿真得到的數(shù)據(jù);4代表直徑間隙為0.04mm時(shí)仿真得到的數(shù)據(jù)。(1)插裝溢流閥泄漏流量曲線(xiàn),如圖8所示。從圖8與圖9中可以看出,在蓄能器充油的過(guò)程中,當(dāng)泄漏間隙為0.01mm、0.02mm、0.03mm時(shí),其泄漏流量的值基本保持恒定,隨著間隙的增大,泄漏量也不斷的增加;當(dāng)泄漏間隙為0.04mm時(shí),泄漏流量在逐漸的減小,因?yàn)殚g隙為0.04mm時(shí),泄漏間隙兩端的壓差縮小的更快,導(dǎo)致泄漏流量不斷減小。在閥芯開(kāi)啟的瞬間,泄漏量存在著波動(dòng),間隙越大,波動(dòng)越大。(2)插裝溢流閥閥芯加速度曲線(xiàn),如圖10所示。從圖10和圖11中可以看出,隨著間隙的增大,插裝溢流閥換向越來(lái)越迅速,但是加速度的峰值也越來(lái)越高,在間隙為0.03mm和0.04mm時(shí),加速度的最大值達(dá)到18m/s(3)插裝溢流閥閥芯位移曲線(xiàn),如圖12所示。從圖12可以看出,在不同間隙下,仿真得出的插裝溢流閥閥芯的位移曲線(xiàn)在開(kāi)始時(shí)的波動(dòng)不同,但是閥芯的極限位移基本上都保持一致,均維持在4.6mm。直徑間隙的大小對(duì)閥芯的極限位移不產(chǎn)生影響。5閥芯間隙的影響(1)根據(jù)以上分析得出,間隙越大,泄漏量越大,但是過(guò)大的間隙值會(huì)導(dǎo)致插裝閥在換向時(shí)產(chǎn)生較大的波動(dòng),對(duì)閥芯的壽命產(chǎn)生影響。(2)間隙值的大小對(duì)閥芯的位移基本不會(huì)產(chǎn)生影響。(3)配合間隙的選擇必須兼顧泄漏控制與加工難度與摩擦磨損等因素。根據(jù)仿真分析的結(jié)果,插裝溢