九州官网:整体式多路换向阀阀芯结构研究

  现代大型工程机械无论是民用还是军用中的液压系统中都采用有多路换向阀。换向阀性能的好坏直接影响到液压系统的稳定性。阀芯上阀肩与阀体之间的配合，阀芯上节流槽、均压槽的设计等直接影响整个阀的使用性能和阀的常规使用的寿命。本文所研究的对象为行研究。主要研究阀杆上的节流槽、均压槽等阀杆的微小结构对阀使用性能的影响。对阀杆的设计

  大型工程机械无论是民用还是军用中的液压系统中都采用有多路换向阀。换向阀性能的好坏直接影响到液压系统的稳定性。阀芯上阀肩与阀体之间的配合，阀芯上节流槽、均压槽的设计等直接影响整个阀的使用性能和阀的使用寿命。

  矿用装岩机中液压换向阀系统由于其结构相对比较简单、布局灵活、元件之间自润滑性较好，便于和其他的传动方式联合使用，在矿用装岩机上广泛的使用，一般阀芯液压系统都为封闭式管路系统，具有故障隐蔽、处理困难的缺点，且机械换向阀阀芯在经过加工的过程中，因加工误差带有朝向高压腔的倒锥，或在阀芯的动作期间局部凸起或残留毛刺致使换向阀阀芯出现液压卡紧现象；至于手动换向阀，由于其结构上阀芯、阀孔都比较长，存在有直线度误差，且残余应力存在，时长会使换向阀阀芯在使用中产生弯曲，产生机械式卡紧。

  本文以矿用装岩机机械液压系统整体式多路换向阀中回转联滑阀阀芯的结构为研究对象，剖解整体式多路换向阀阀芯的结构，采取对阀芯节流口的面积进行数学分析、减小阀芯所受的径向力的方法对阀芯结构、节流槽、均压槽进行专项研究来解决以上现象。此联换向阀的使用上的要求为压力35Mpa，公称流量为400L/min，具有流量微动特性和启动平稳性等要求。

  换向阀是利用阀芯与阀体间相对位置的不同，来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀。换向性能的好坏，直接影响液压系统工作性能。对换向阀性能的主要要求有：液流通过换向阀时压力损失要小；液流在各关闭油口之间的缝隙泄漏量小，换向可靠，动作灵敏；换向平稳无冲击等。

  该图1阀芯有七节凸肩组成，在阀芯的每个阀瓣上有螺旋形或环形的均压槽，其进出口处的节流槽的形状有三角形和U形。在阀的左右两端有两个凸台，一个是六方形的，一个是圆柱形的，该凸台是考虑到安装和更换阀芯时的方便而设计的。并且在主阀芯的左右两侧均设计了阀芯位移限制机构，保证阀芯的最大位移不超过该阀的设定值。

  在一个液压回路中，应用到的控制阀，其阀口的开口形式有两种：一是全周开口，一是非全周开口。本文研究的多路阀阀口开口形式为非全周。其作用是来获得不同的流量控制特性。随着控制阀阀口开度的一直在变化，其节流面的位置、形状、射流角均发生改变。而阀芯凸肩上的节流槽形式类型比较多，传统的分为基本型和组合型。基本型包括了U形、V形等，组合型包括U-V形，U-U形等。本文介绍的阀芯结构中的节流槽有两种，一种是V形槽，一种是U形槽。下面对这两种节流槽的节流面积进行数学分析。

  其结构可大致分为头部和尾部两个部分：头部为半圆槽形，尾部为矩形。如：图2。

  V形节流槽阀芯凸肩上的V形节流槽,是利用成型铣刀（角度为90°）加工出来的。

  节流槽的过流面积变化的程度反映流出阀口开度的大小，从侧面反映出流经阀的流量的多少。其面积的变化规律可看出阀的微动特性的好坏。

  对于所有换向阀来说，都存在着换向可靠性问题，尤其是电磁换向阀。为了使换向可靠，一定要保证电磁推力大于弹簧力和阀芯摩擦力之和，方能可靠换向，而弹簧力必须大于阀芯摩擦阻力，才可能正真的保证可靠复位，由此可见，阀芯的摩擦阻力对换向阀的换向可能性影响很大。阀芯的摩擦阻力主要是由液压卡紧力引起的。液压卡紧力是指主阀阀芯压紧在主阀阀体上的径向力，主阀阀芯移动时的液压卡紧阻力便是由此所产生的主阀阀芯移动时的附加阻力。均压槽的设计目的是减小阀芯所受的径向力。如：图6。

  主阀阀芯开了均压槽后，凸台肩的圆周方向就有了通道，一方面能够把高压侧的油液引入低压侧，保证阀芯上的压力相等，从而平衡掉一部分径向液压力，使得整个凸台肩缝隙处压力分布不均匀的状况得到一定的改善，大大的减小了侧向力。此外还能够更好的起到润滑的作用。

  1.通过对阀芯节流口的面积进行数学分析，通过MATLAB软件对其进行编程绘制其过流面积的变化趋势图，在设计中可有效的对节流口面积进行设定，节省了产品试验阶段的时间。

  2.均压槽的最大的作用是减小阀芯所受的径向力，某些特定的程度的避免出现阀芯的卡死现象。增加了阀的安全性能。