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液压阀 气穴现象的研究

来源:时间:2016/9/26
        液压系 统中的气穴现象会影响液压系统的工作性能,除了产生振动、噪声外,还会使 系统的效率降低,损坏零件、缩短液 压元件和管道的寿命,造成流 量和压力的脉动。随着液 压技术向着篼速、高压、大功率方向的发展,液压系 统的嗓声也日趋严重,并且成 为妨碍液压技术进一步发展的因素,而液压 阀的气穴是液压系统噪声的主要因素之一,因此研 究和分析液压阀的气穴现象,认识液 压阀中产生气穴的状况和气穴产生的界限、气穴与 阀口形状的关系等对减少和降低液压系统的振动和噪声,改善液 压赛统的性能有着积极而深远的意义。因此,本文就 各种阀口形式发生气穴的状况进行了分析研究。
  1阀口的形式bookmark2液压阀 用来调节液压系统中液流的压力、流量和 运动方向均为依靠调节其液压阀口的通流面积来实现的。液流通过阀口时,其速度、方向发生变化,使阀口 处的压力降低到一定值时,就会在 该处产生气穴现象。液压阀 口形式各种各样,但就其 基本形式不外乎为三种,如所示,而不同的阀口形式,气穴产生的状况不同,气穴产 生的界限也不同。
  (a)为薄壁孔式阀口,其孔长Z与孔直径d之比小于5,气穴是 产生在孔口下游射流收缩的表面上。对(b)所示厚壁孔式阀口(//d>l),开始是 在下游侧射流表面上产生一些气穴,其后在 节流孔收缩部位几乎全部产生气穴。而在(c)所示的 穴产生的情况与细长厚壁孔阀口类似。
  2气穴对 阀口流置和嗓声的彩响bookmark3把各种 阀口上游压力九固定,让下游压力九变化,使其阀口两端压差A/>=九户2变化,压差变 化对阀口的流量Q和噪声N的变化情况如所示。
  C)短孔式 阀口阀口的形式2000年6月乔中华等:液压W气穴现象的研究。21首先,当液流通过阀口时,随着阀 口两端压差的增大,气穴产生。其次,对薄壁 孔式阀口随气穴的产生噪声增大,但却对 流量特性没有影响,而对厚 壁形阀口随气穴的产生,噪声增大,而流量却不再增加(即阀口 流量处于闭锁状态)。在发生气穴时,阀口收 缩断面处的压力近似为零,与下游压力外无关。对短孔阀口,最初气 穴的产生对流量无影响,但随阀口处产生气穴,压力急骤下降,当降到接近零压时,流量也近似闭锁状态。
  3阀□气穴的 分析液流通过阀口时,表证气 穴发生倾向的系数一气穴系数K被定义为下游压力/>2与上、下游压力差之比值,即K值越小,越易发生气穴,而通过 阀口的流量系数二为:一阐口的通流面积t油液的 密度在阀口处于闭锁状态时,因阀口 收缩断面处压力近似为零,通过的 流量可用阀口上游压力P1和收缩 断面处压力来表示,即:Cq.一不发 生气穴时的流量系数(可以看作)由式①、②、③可求得(4)是各种//d阀口的流量系数与K值的关系,由此可知,阀口的C,。是相对一定的,在长孔阀口中,产生气穴后,从(4)式可知,随K值的减小,Cq―直在减小。而在短孔阀口中,虽然发 生气穴前的流量系数与C相近似,但随着 气穴的产生而流量系数不连续地增加,直至近 似于长孔阀口的流量。
  当阀口的//d变化时,求出气 穴产生的气穴系数K的值K.一临界气穴系数。如。由图可知,随//d增大,值达到最大,如//d再增大时,K.值变小。可见,//d=0.52.0之间最不易产生气穴。
  4结论由以上分析知,为了避 免或尽量减少气穴产生的可能性,液压阀 阀口最好采用短孔式和厚壁孔式阀口,而在厚壁孔式阀口中,因在阀 口收缩断面处会产生气穴,所以其 阀口的形状对气穴有很大影响。如果把 阀口的阀座入口做成具有圆角,因液流不收缩,在此处的压力不下降,就不会 在阀口处产生气穴,而气穴 产生在下游射流表面处,此处K值很大。另外在使用阀时,一定要 注意不要让阀两端的压差值太大,否则容易产生气穴。
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