侯敏，王濤，彭彪

(三一汽車起重機(jī)械有限公司，湖南長(zhǎng)沙416000)

非全周開口滑閥閥口具有水力半徑大、抗阻塞性能好、閥口面積梯度易調(diào)節(jié)、流量控制范圍寬等優(yōu)點(diǎn)［1-3］，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械多路閥主控制閥芯、平衡閥主閥芯等液壓閥中?；y上節(jié)流槽過流面積的設(shè)置直接影響主機(jī)的操控性能，如快速性、平穩(wěn)性等［4］。

蘭州理工大學(xué)冀宏教授等人對(duì)非全周開口滑閥典型節(jié)流槽特性及閥口面積計(jì)算方法做了大量的研究［3，5-7］，但目前未見關(guān)于滑閥閥口面積快速計(jì)算方法的相關(guān)文獻(xiàn)。

工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)閥芯節(jié)流槽時(shí)，需不斷地調(diào)整閥芯節(jié)流槽的類型和結(jié)構(gòu)尺寸，以獲得理想的閥口面積曲線。為了提高工作效率，快速計(jì)算滑閥閥口面積至關(guān)重要。對(duì)于復(fù)雜滑閥閥口面積計(jì)算，如果采用編程的方法計(jì)算，則程序會(huì)非常復(fù)雜且易出錯(cuò)，工作效率也低下。以圓形孔閥口為例，闡述了非全周開口滑閥閥口面積的快速計(jì)算方法，此方法具有操作簡(jiǎn)便、不易出錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)滑閥閥口面積計(jì)算和閥芯節(jié)流槽的設(shè)計(jì)具有顯著的價(jià)值。

1 閥口面積計(jì)算公式推導(dǎo)

首先對(duì)單個(gè)節(jié)流槽閥口面積進(jìn)行推導(dǎo)，其他形式節(jié)流槽閥口面積計(jì)算公式見文獻(xiàn) ［3，5］。圓形孔閥口面積計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 圓形孔閥口面積計(jì)算簡(jiǎn)圖

計(jì)算公式推導(dǎo)如下:

(1)當(dāng)閥口開度0≤x≤x1時(shí)，閥口面積為:A=0

(2)當(dāng)閥口開度x1＜x≤x1+r1時(shí)，閥口面積為:

(3)當(dāng)閥口開度x1+r1＜x≤x1+2r1時(shí)，閥口面積為:

(4)當(dāng)閥口開度x＞x1+2r1時(shí)，閥口面積為:A=π·r21

2 閥口面積通用計(jì)算程序編制

根據(jù)典型節(jié)流槽閥口面積計(jì)算公式，在數(shù)學(xué)軟件MATLAB中編制典型節(jié)流槽閥口面積計(jì)算通用程序。圓形孔閥口面積計(jì)算程序如圖2所示，改變程序中遮蓋量x1和圓形孔半徑r1的值可得任意直徑圓形孔的閥口面積曲線。運(yùn)行程序，計(jì)算遮蓋量x1為2 mm、圓孔半徑r1為0．5 mm的圓形孔閥口面積曲線，如圖3所示。

圖2 圓形孔節(jié)流槽閥口面積計(jì)算程序

圖3 圓形孔閥口面積曲線

3 閥口面積快速計(jì)算步驟

圖4 閥口面積計(jì)算實(shí)例

以復(fù)雜圓形孔閥口面積計(jì)算為例，如圖4所示，來說明非全周開口滑閥閥口面積的快速計(jì)算方法及步驟:

(1)將程序中x計(jì)算步距統(tǒng)一設(shè)置為0．05 mm，要求精度更高時(shí)，可以設(shè)置得更小;

(2)將閥芯上每一種直徑的孔或不同類型節(jié)流槽單獨(dú)用程序計(jì)算，并將閥口面積計(jì)算數(shù)據(jù)從MATLAB-Workspace中導(dǎo)出至EXCEL中，如圖5所示，5種不同直徑的孔計(jì)算數(shù)據(jù)分別導(dǎo)出至EXCEL各列中;

圖5 總閥口面積曲線

(3)將每種孔的面積相加即得到總閥口面積曲線;

(4)如閥芯過渡到全周開口，則在總的面積上加上全周開口面積即可。

4 結(jié)論

提出了使用MATLAB/EXCEL軟件聯(lián)合快速計(jì)算復(fù)雜非全周開口滑閥閥口面積的方法，此方法具有操作簡(jiǎn)便、不易出錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)，提高了滑閥閥口面積計(jì)算速度和閥芯節(jié)流槽的設(shè)計(jì)速度，具有顯著的價(jià)值。

【1】林建亞，何存興．液壓元件［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988．

【2】路甬祥，胡大纮．電液比例控制技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988．

【3】冀宏，王東升，丁大力，等．非全周開口滑閥閥口面積快速計(jì)算方法［J］．蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(6):48-51．

【4】冀宏，侯敏，王金林，等．液動(dòng)多路閥主閥芯運(yùn)動(dòng)過程的實(shí)測(cè)［J］．機(jī)床與液壓，2011，39(12):6-9．

【5】冀宏，傅新，楊華勇．幾種典型液壓閥口過流面積分析及計(jì)算［J］．機(jī)床與液壓，2003(5):14-16．

【6】冀宏．液壓閥芯節(jié)流槽氣穴噪聲特性的研究［D］．杭州:浙江大學(xué)，2004．

【7】冀宏，傅新，楊華勇．非全周開口滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力研究［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2003(6):13-17．