一般情况下,液压阀中的锥阀、全周开口滑阀阀芯所受稳态液动力方向始终趋于使阀口关闭,全周开口滑阀瞬态液动力方向则与阀腔内流体加速度方向相反,大小与阀芯运动速度成正比。
注:一般液压控制阀中瞬态液动力可以忽略,但对于动态响应很高的阀(高频响比例阀、伺服阀、高速开关阀等),瞬态液动力必须给与重视。
1、均压槽
加工误差会引起阀芯带有锥度,在阀芯台肩上开周向均压槽,槽内压力处处相等,径向液压力得以平衡,抵消阀芯径向液动力。
2、通油节流孔
当液流进出控制体的射流角为90度时,不会产生轴向液动力。在阀套或阀芯上合理布局并开设径向孔作为通油孔,完全打开的孔射流角为90度则不会产生液动力,只有未完全开启的节流孔才会产生液动力,因而稳态液动力大幅减小。
哈威LHDV平衡阀主阀芯上节流孔交错分布,减小稳态液动力。
LHDV平衡阀主阀芯结构[2]
LHDV平衡阀主阀阀口[2]
相同原理,还可在阀套上开设系列节流小孔补偿液动力。
阀套节流孔[3]
3、滑阀芯导向台肩
全周开口阀芯稳态液动力总是指向阀口关闭的方向。可通过导向槽产生一个指向阀口打开方向的液压力来抵消液动力。
台肩凹槽结构[4]
或者让阀芯台肩带有斜角,抵消稳态液动力。
倾斜台肩结构[1]
4、特殊阀腔结构
通过优化阀套或者阀芯结构,使阀芯和阀套之间形成特殊结构的阀腔,改变流体流动状态补偿液动力。
方法一——过渡容腔
下图中,节流口v2处油液流动产生的稳态液动力向左。设计过渡容腔改变容腔出口v3处油液的出流状态,使阀芯再次受到一向右的稳态液动力,抵消阀口v2的液动力。
LHB-3E型平衡阀[5]
方法二——阀芯圆锥轴颈
压力腔(Ps)全周开口处阀芯液动力Fs1向左。通过使回油腔(P0)阀芯两端轴颈具有一定锥度,改变液动力Fs2方向(向右),使其与Fs1方向相反,抵消液动力。
阀芯圆锥轴颈[3]
Moog79系列某款伺服阀阀芯采用类似结构。
5、流道改造
通过改造阀体流道方向,改变出入口流体流动状态,实现液动力补偿。
斜向油口[6]
6、锥阀芯导流平台
锥阀阀芯上的导流平台可改变阀口出流方向,补偿锥阀液动力。
锥阀导流平台[7]
不同形式导流平台(来自 络)
7、减振尾和通油孔
锥滑阀中,在阀芯端部设计减振尾结构减小液动力或改变液动力方向,提高阀响应速度。另外,在减振尾处增加轴向通油孔可进一步补偿液动力。
锥滑阀减振尾结构[8]
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