需求。组合型节流槽的位移面积特性计算公式及程序化非常繁琐，结构形式过渡处面积计算出现失真性,通过实例性的U形节流槽 组合,设计出更利于生产转化及调试的组合形式和程序，分析注意点的过渡处理，结合应用调试经验总结出经验化的计算方法快速指
导解决问题，化繁为简提高实用性。关键词：阀芯;节流槽;位移面积特性；流量系数中图分类号:TH137 文献标志码:B 文章编号：1008-0813( 2019 )08B054-050前言流槽始终存在着多个过流截面,流量系数的常数化取 值可行性较为困难，简约化的位移面积特性计算能否
工程机械行业的液压换向阀，特别是液压挖掘机 中对主阀芯的性能调试要求非常高，调试涉及复合动
作需求处理非常矛盾，通过减少阀芯的调节梯度来提 高调节精度，以减少换向或调节时的压力冲击，保证整
指导实际并解决问题，对于这些研究就非常有价值%1实例建模计算分析阀芯节流槽的加工形式一般为两种，等截面形与渐
机运行平稳、可靠及舒适性，通过大量的修改优化位移 扩形，等截面形以U形槽最为常见，渐扩形以V形槽最
为常见，由于加工便利性又以基本U形槽最为通用，同 时为了得到更高的流量增益特性一般在U形槽的前端
面积曲线达到所需的性能。U、V、K节流槽阀口的水力 半径大，抗阻塞性能好，面积梯度容易控制，流量微调 性能优良(1「2)，加上工艺性较为容易实现，一直是阀芯
用V形槽进行起步％用等截面形的U形槽组合出渐扩
形槽的流量增益特性是目前最实用的结构方式，从实用
非全周口节流槽的首选形式％ U、V、K形节流槽流量增 益各具特性,尤其是V形槽的增益特性最佳，一般首选
为组合式节流槽的起始形式，但计算极为复杂;也有通
性出发，同时由于篇幅的限制,以下以U形槽进行分析％ 1.1 U形节流槽基本公式及等效算法阀芯阀口的位移面积很难用准确的函数关系表达
过普通U槽形式组合以达到更好的流量增益型式％不
同节流槽的计算实现程序化并有效指导生产和调试就
式表达，为了便于应用及研究，我们用最常见的U形节
显得尤为重要，针对常见的U、V、K形节流槽阀口面积 计算［3\"4W究也不少，但真正推向实用化、程序化并分
析其中问题的研究极少，影响国产液压行业主阀阀芯 设计数控加工产业化的转化与应用，加大了国产液压
流槽作为分析研究的对象，对于U形槽的面积及等效
特性，文献［3］做过基本阐述并推导出近似的函数，结 合实践应用中的经验，图1为3对U形槽并行组合阀
件性能调试的理解与优化难度，给高性能液压阀的设
口视图，以图1标注,U形槽的基本公式表达为：径向近似通流面积：.1u = -uR=usdLx
计和性能分析带来很大困难％同时由于节流槽腔内的 流动比较复杂，对于多级节流，阀芯在移动过程中，节收稿日期：2019-04-04基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题(2013BAF07B01) 作者简介：莫有瑜(1980-)，男，广西玉林人，工程师，学士，主要
从事液压系统及元件的设计研究％
'r Lx(1 )流面积：.2u =学-A\" + Au ( Dun -Rut +\"u ) (2 )通过流量守恒及压差守恒,相对于二级节流特称 进行等效推导％54u形槽流体通流
面积：A” gA#2J ^1 /A. + 1 N2u
（3）于图1,A1”为 径向面通流面积,A2”为
轴向面通流面积，-\"\"为 弧线最大夹角，=s为 径，为阀芯位移,=为凹肩半径，毗为 宽度,On为
度,\"为
面高度,=n为 径,4\"为 封距离,Ad为面积修正系数,2”为槽数量。1.2 U 的
建模及特性分析径 面Am和
面An
的位移逐渐大，过了 U形
圆后‘Am成为定值,一直移动到凹肩，又到另外一个定值（圆环）,Am
程一直在不的扩大，直到 位 ％
程我们.认为流体一直由A1”到.2” %
运动过程.1”、.2”分现不同的截面状态,按不同的截面状态组合计算
：面积并进行求和；
于1个以 的U槽并列，先单独针
U槽的位移面积特性计算
行求和％以给定的6个3 并列不同形状U槽的
参数，
Mathcad编程建模，以1标注为例，
程程如下：参数赋值:阀芯半径=s ： =7.5 U形槽半径=皿1: =0-5
= un2 : = 1 5 Ruri3 : = 3阀芯U形槽槽数（对数）2\": =2阀芯密封长度
4um1 : =2
4um2 : =2・8 厶品:=3- 7U 形 度 :Oun1 : =1 : =2.5 °un3 : =2.7U形槽阀口长度G : =4 L辽:=3.2 ⑴:=2.3径 R”： =4.5
位移Lx: =7节流 面积流量修正系数a# : =1针
U 形 面积 行 程, 于 U1 形径向面积有：Hydraulics- Pneumatics & Seals/No.O8.20191u1 ( X $ X Lum1 'Lum1 $ X $ Lum1 +Run1)Au1 ( X) - 2 J=n1 一( Run1 一11 ( X))'\"1 (x) -A1u1 ( x):血1 (x) -2(
(黑x)「I1( D) +Lum1」 -R1 (x) RusdxLum1同时U1形槽轴向面积有:1u1 ( x) — D- Lu\"1 厶血 $ X $ L\"\"1 +R\"n1)Au1 ( x) — 2 yRn1 - ( Run1 - 1u1 ( x)) 2\"1 (x) -A2u1 ( x):-ub1 (x) — 2a tan(匕 A\"u1 1 ((xx)))丿R；-b1 (x)
A”1 (x)2\"---------1 (x) A 「、—2-----------------------------------
+ Au1(x)(On1 - Rus +\"1 ( x))U1 形
圆 分
面积为:Au1 (x) : = 1Ad2(A1u1 ]( X) ) 2 + ( A2u1 (]
X) ) 2动,超过半圆部分U1形 径向面积有
(用 B1\"1E121 ( X — X - ( Lum1um1 +R\"n1)'((厶血 +
Run1 )
$ X $ Lum1 + Lu1 )Au21 ( X) — 2Run1B1u1 ( X):\"u21 ( x)-b21 (x 一2a tan (AdD)%Rn1+Lum1 +Run12 +( x) RusLum1 +Run1-ub21 dxU1 形 径 面积有( 用 B2u1
$121 ( X) — X - ( 4um1
+ Run1 ) ' ( Lum1 +
Run1 ) $ X $ (厶Lum1
+ u1 ))Au21 ( X) — 2Run1\"u21 ( x)\"-(AWB2u1 ( x) :槡-ub21 (x) — 2a tan(肋1 (\\2\"21 ：(X )x) /R；-b21 ( x)
Au21 ( x) \"21 ( x)22
+ Au21 ( x)(On1 - Rus +\"21 ( x))55液压气动与&封/201 9年第08期U1形槽延续部位等效面积为(用B”1区别)Bu1 (x) : = .d 2u - 1槡(B1u1 ( x)) 2 + ( B2u1 ( x)) 2U1 形 位 面积为:
O— 0
$ x < Lum17u1 (x)： = O— .1 (x) if( Lum1 $ x$ Lum1 +Run1)O —Bu1 ( x) f( Lum1 +Run1 ) $ x $ ( Lum1 +Lu1 )
以同样的 分 程 %、％
得 U形槽部分的
面积U(x)： =71 (x)+ Uu2 (x) + % ( x)运动到凹肩部位，阀口处于两个不同的阀口
特征过渡部位，已不是单纯的二级节流特征，
径向面积单独以U形槽的径向面积 径向面积属于有一定的放大效应，单以U形槽的 面积 径向
面积又有缩小效应，为了便于理解及概念化，同时过渡
的微小变 体的流体影响进行忽略， 渡径向面积还是以U形槽的 面积
径向面积并与凹肩 环面面积进行 计算，形成过渡面的二级节流特征。肩 的 面积 程为：s(x) — xf( Lum1 +Lu1) 位移/mm图2阀芯位移面积曲线整个阀口编程完成，结合阀芯上其他部位的编程汇56总便能形成 的编程应用,并根据设计及调试需要，改变阀口输入值，输出特性曲线进行分析应用％1.3 U 算法 化结果验算分析的设计主要受限于加工工艺性能的影响，在 有限的 实现较好的流量增益，而影响流量增益的关键因数还是 位移处于不同部位时的最小通流 面积％ 的不同 不同的压力 ，构成不同的流量系数％以 运动过程中产生最小通流面积的关键点计算编程(U形槽最小通流面积按简易的槽宽与槽 的规整长方形验算) 关键点面积1mm处2 mm2、1.8 mm 处 2 mm2 ， 2. 6 mm 处 6 mm2 ，5 mm 处34 mm2，7 mm处113 mm2，位移面积方程.mO (x)拟 合曲线如图3所％3 知到了凹肩处面积差异越大，越真,特别是 径面面积与过渡面环面面积逐渐相的临 ％直到径面 与凹面圆环面 本相差 逐渐修正，与 计算公式算法相吻合％设计 U形槽的 实例的 ，在主及LS 口分 设置测量点(图4的1、2、3点)， 并用IPEmotion系统测试不同流量下的压力 6( 压差'=1.2 MPa)，依据流量公式q = CdA槡莎2进行换算，当A = UU( x) =82.9 mm2时,C & 0.46[5]，当.为最小通流截面(凹肩圆环面).=%( R -=M) =113.04 mm2时Cd&0.34%由于不同流量下的 流场变化,流量系数较难有一个稳定的常数％ U形槽 的广泛性应用证明， 计算的面积UU(x)小于实际通流面积.，而最小通流面积稍大于实际通流面 积，也就是在程 计算中，为 高计算面积的 性需要 节流 面积流量修正系数a#，修正系数a#因 及不同的节流 有不同，各 应在实际使用中根据 的阀体配合 测 修正系数为设计参考，依据 产 的应用 ，构建常用 的 组合，提高计算速度和实用性。在实际使用中,3 U形槽的节流口并 实较为容易拟合出优异的位移面积特性曲线，这也是大量 设计中较为广泛使用的原因所在。而用最小通流面积进行 简单计算修正是最直接最有效最便捷最简单的方法。图6流量压力曲线1.4组合形节流槽的等效计算方法及注意事项阀口的组合形式较为常见的是UB、VB、V-UB 串联叠 ，由于篇幅的 ，不能一一进行编程说明。串叠加的 形式，特是以V 为起始点，的起始位置能够得到更好的线性特性及更好的 流量增益， 动性更加优良。Hydraulics Pneumatics & Seals/No.08.2019在串联叠加的阀口编程处理中，最容易出现错误 或积 差的是 相贯处，在位状态变化的，要根据不同 形 相贯处的位并 分位移相贯 流面积A?做一定的理，忽略由于 变动而增加的微小部分，y 计算过程更 滑。于 面积的转换，对U形以参考前面 的简单U形槽变 程， 面：的位 面积 和 成的面积一直 计算；于V形渐扩形节流槽的串联叠 (V-U、V-U-U)，将V形 为原始面积并累 分， 分按原有 行 计算。V形 始的节流槽相贯处计算更加复杂，编程计算要更加注意％组合形节流槽的 形式比较多变， 稍 I原有模型的编程将会不适合，所以构建一 用性广的 软件需要做大量的基本模型％组合节流槽的面积与实际面积误差比单 节流槽更大，在积累组合式节流槽的修正系数需要更多实测数据跟模型 验证,在实际使用中建议尽量少用三级串联节流 ：为性能改善方案，以减少加工成本及 度％与凹肩的相贯处，减少 径向环面缝隙的产生，经验 一般大于0.5 mm以上，目的要是避免缝隙流动，防止气穴产生啸叫噪声。1.5经验化的 特性计算由数值解析和试验可知最小通流截面和实际等效 通流面积比较相近， 位 程实际 以从狭小截面的连线来 替通流 面积，而狭小截面以尽量用规则性几何截面计算代替并加以修正，在 的位 程中，分辨出位置变换中的最小面积， 程 行 累 和 能 得到 的位移面积特性曲线，一样具有线性，不影响流量增益分 % 软件编程中，这种方法将 大降低对解 数的依赖，实现程度更高,减少编程与求导难度，用一 般软件也能解决并应用，快速 导生产。经验化的位移面积特性公式有：A = Ad ) Amin = Ad (Amin1 + Amin2 + Amin3 + …)(4 )2结论(1) 形成的不规则性， 的位移面积用常规的解 数 行 算法较 得到 面积 ；( 2) 解 数 位 面积程 计算 程同样复杂，计算过程需要加以修正；57 液压#动与&封/201 9年第08期doi：103969/j.issn0008—081 3301 9.08.01 5一种液压式举升机的设计尹玉梅打田东亮2(-荆州理工职业学院电子信息学院，湖北荆州434000；2.荆州理工职业学院机电与汽车工程学院，湖北荆州434000)摘 要：传统机械式的举升机,寿命短，维修成本高。该文采用液压传动技术，设计了一种液压式举升机。利用FluidSIM软件和PLC 软件对系统进行模拟仿真,验证了方案的可行性。在实际的工程应用中,产品展现出良好的便捷性和实用性，对相关类型的设计具有 一定的启发和借鉴意义。关键词：液压缸;OPC；FluidSIM ；PLC中图分类号:TH137.7 文献标志码:A 文章编号：1008-813( 2019 )08-058-03Design of the Hydraulic HoisteeYIN Yu-mei ， TIAN Dong-liang2(1. School of Electronica and Infoenation，Jingzhou Vocational College of Technology, Jingzhou，434000 China;2. Schod of Electromechanical and Automobile Engineeeng，Jingzhou Vocational College of Technology, Jingzhou，434000 China)Abstract: The traditional mechanical powee hoistee hat a short life and high maintenance costs. A hydraulic powee hoistee ic designed with hydraulic transmission technology. The feasibility of the design is velidated by FluidSIM software and PLC software simulation. FinUe, the product is convenient and practical in engineering applications, and that has some enlightening and referencing sionificance for related types of de*ogn.Keywords： cylinder； OPC； FluidSIM； PLC0引言通人的家庭，成为人们主要的交通工具。在汽车4S店 及维修厂中，举升机是重要的设备之一，传统的举升机 多以电机为动力源,采用齿轮或者螺纹作为构件，机械 随着科技的发展和社会的进步，汽车逐渐进入普收稿日期：2019-04-08作者简介：尹玉梅(1981-)，女，江西吉安人，讲师，硕士，研究方 向:机械电子与自动化％ 磨损比较严重，需要定期的维护或者维修，成本比较 高。采用液压做动力源的举升机，不但具有噪音小、力 量大、寿命长、价格低廉等优点，而且还克服了机械式 的诸多缺点，成为举升机的发展趋势％Characteristics of Hydraulic Spool Valves [ J ]. Intemational (3) 阀芯位移面积编程更具实用和准确性需要融 合解释几何及关键部位的条件约束；(4) 对于不同的阀芯阀口阀体配合形式,面积修 Journal of Fluid Powee, 2005 , 3(2) ：5 - 18.[2] Amirante R,Del Vesccve G,LippOis A. Flow Forces Analysis 正系数应根据自行生产产品进行检测验算并逐渐形成 适合自己调试优化的开口形式；(5) 简约化最小通流面积算法更加适合复杂阀口 of an Open Center Hydraulic Directional Control Valve Sliding Spool [ J ]. Energy Conversion and Management, 2006,47 ( 1): 114-131.型式的计算和编程,其位移面积特性曲线的线性化趋势 对分析及匹配设计阀芯更有高效性、简单性和实用性。[3] 冀宏，王东升,丁大力，等•非全周开口滑阀阀口面积的计 算方法[J].兰州理工大学学报,2008,34(3) ：48-51.[4] 袁士豪，殷晨波,刘世豪•液压阀口二级节流特性[J].排 灌工程机械学报,2012,30(6) ：715 -720.参考文献[1] Borghi Massimo, Milani Massimo, Paoluzzi Roberto. Influencc[5] 孙后环，徐海涵,贾文华•液压阀V. U及U.U形节流槽特 性研究[J].液压与气动,2012,(11) ：74 -76.of Notches Shape and Number of Notches on the Metering 58 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容