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          液壓閥上都有哪些力?有什么作用?

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          液壓閥的閥芯在工作過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的幾種作用力。

          該章節只做簡單介紹,詳細計算方法請關注后續章節。


          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。


          液動力

          液流經過閥口時,由于流動方向和流速的變化造成液體動量的改變,使閥芯受到附加的作用力,這就是液動力。在閥口開度一定的穩定流動情況下,液動力為穩態液動力;當閥口開度發生變化時,還有瞬態液動力的作用。

          穩態液動力

          如圖所示,取進出口之間的閥芯與閥體孔所構成的環形通道為控制體積。對于某一固定的閥口開度X而言, 控制體積對閥芯軸線方向的穩態液動力F可根據動量定律計算。


          瞬態液動力

          除穩態液動力外,作用在閥芯上的液流力還有瞬態液動力。所謂瞬態液動力,是指由于閥口開度變化引起流經閥口的液流速度變化,導致流道中液體動量變化而產生的液動力?;蛘哒f,瞬態液動力是指在非穩態和瞬態情況下,由于流經閥腔的流量不穩定,流體的加速度所產生的液動力。瞬態液動力的作用方向始終與閥腔內液體的加速度方向相反。

          如下圖a所示,當閥口增大且流體向外流動時,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液動力Fi指向左,使閥口趨于關閉。若閥口增大時流體向內流動(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液動力F指向右,使閥口趨于開啟,此時,瞬態液動力對閥芯的運動是一個不穩定因素。從滑閥工作穩定性的角度出發,這種情況應盡量避免。


          在閥芯所受到各種作用力中,瞬態液動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)的動態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完全精確的圓柱形,而且徑向間隙中不存在任何雜質,徑向間隙處處相等,則配合間隙中壓力沿圓周是均布的,閥芯上沒有不平衡的徑向液壓力。但由于制造誤差以及閥在實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,形成數值相當可觀的液壓側向力與摩擦力。

          如圖下圖a所示,當閥芯兩端存在錐度,且大端壓力大于小端壓力時,稱為倒錐。倒錐時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。當側向力過大時,甚至會出現“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性關系,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性關系,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件所受的重力與其他作用力相比可以忽略不計。除了有時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時,因速度發生變化所產生的阻礙閥芯運動的力,它也是一種質量力。在分析

          閥的靜態特性時可不考慮;但在進行動態分析時必須計算運動件的慣性力,有時還應考慮相關的液體質量所產生的慣性力,包括管道中液體質量的慣性力

          2019年6月26日 11:45
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