CN103514306A - 一种多节流片式液压节流阀的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压元件设计技术领域，涉及一种多节流片式液压节流阀的设计方法。本发明包含以下步骤：步骤一：使用专业液压仿真软件，建立多节流片式节流阀内部仿真模型；步骤二：在对节流阀设计方案进行修改完善后，利用此时的设计方案用于加工多节流片式节流阀，将多节流片设计成为组件形式；为对仿真试验过程中出现的误差进行有效补偿，以仿真试验时的性能指标为基准，加工出节流性能为120%基准性能和80%基准性能的多节流片组件备件；步骤三：利用地面试验，对多节流片式节流阀的性能进行最终确定。本发明减少了底面摸底试验，降低了设计成本，缩短了试验周期。

Description

一种多节流片式液压节流阀的设计方法

技术领域

本发明属于液压元件设计技术领域，涉及一种多节流片式液压节流阀的设计方法。

背景技术

由于在多节流片式液压节流阀内部，集成了多个单孔节流片，并且各个节流片之间的距离非常小，因此，造成在多节流片式液压节流阀内部，液压油始终以紊流形式流动，因此，不能再使用常规节流公式对此种节流阀的节流效果进行计算分析。

为保证多节流片式节流阀的设计性能满足使用要求，在设计过程中，目前只能采用试验的方式，不断通过地面试验来对此种节流阀的节流效果进行试验分析与验证，当节流效果不满足设计要求时，只能重新将节流阀拆开，重新调整单个节流片上的节流孔径大小，或者改变节流片的个数，然后重新进行试验以对节流阀的性能进行试验验证，如此反复进行。这种方法虽然能够保证多节流片式节流阀的性能满足设计要求，但由于需要进行大量的地面摸底试验，设计周期必然很长，同时需要准备大量的试验备件以被试验所用，造成设计成本的升高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多节流片式液压节流阀的设计方法，减少底面摸底试验，降低设计成本，缩短设计周期。

本发明的技术方案是：一种多节流片式液压节流阀的设计方法，其特征为包含以下步骤：

步骤一：使用专业液压仿真软件，建立多节流片式节流阀内部仿真模型，模型包括：单个节流片上节流孔直径，节流片个数，以及节流片之间有效容积等；在模型中输入参数包括：节流孔直径、节流片之间有效容积值、过流系数，并设定油液粘度值。各参数设置符合节流公式要求，如式1所示。根据各节流片在节流阀内部的安装形式，将各部分进行串行建模，建立多节流片式节流阀数学仿真模型，在节流阀模型入口施加一流量激励源，测量节流阀模型入口、出口两端压差值。通过不断调整节流孔大小和节流片个数，最终将入、出口两端压差值调整至满足使用要求。当调整后的仿真模型满足设计要求后，利用此时仿真模型的状态和性能参数，对节流阀的设计方案进行修改。

$Q=\frac{1}{4}{\mathrm{\πd}}^2\mathrm{Cd}\sqrt{\frac{2\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ}}}$ （式1）

式中：d为节流孔直径；

Cd为节流系数；

ρ为油液密度；

ΔP为节流阀入、出口两端压差值；

Q为流进节流阀的流量值。

步骤二：在对节流阀设计方案进行修改完善后，利用此时的设计方案用于加工多节流片式节流阀，将多节流片设计成为组件形式。为对仿真试验过程中出现的误差进行有效补偿，以仿真试验时的性能指标为基准，加工出节流性能为120%基准性能和80%基准性能的多节流片组件备件。

步骤三：利用地面试验，对多节流片式节流阀的性能进行最终确定，在试验过程中，若节流阀试验性能较设计指标还有较大误差，则利用多节流片组件备件，在试验现场能够实现对节流阀性能的调节。

在进行步骤二节流片组件加工过程中，在组件内部集成有挡圈部件，当需要对节流阀性能进行微调时，将挡圈替换成节流片即可；在节流片组件入口处集成有滤网，以防止油液中的固体颗粒堵塞节流片上的过流孔径。

本发明的有益效果是：建立数学模型进行数字仿真试验，对节流阀进行先期试验分析与验证，对单个节流片的数量和节流片上的节流孔径大小进行仿真验证，提高节流阀方案设计的成熟度，减少了后期试验验证的强度，通过少量的性能试验即可对节流阀的工作性能进行验证；本发明实现能在试验现场进行更换的备件，方便在试验现场对节流阀的工作性能进行调节，缩短了试验周期；在节流阀内部加装滤网，提高了节流阀的工作可靠性。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明一种多节流片式液压节流阀的设计方法，包含以下步骤：

步骤一：使用专业液压仿真软件，建立多节流片式节流阀内部仿真模型，模型包括：单个节流片上节流孔直径，节流片个数，以及节流片之间有效容积等；在模型中输入参数包括：节流孔直径、节流片之间有效容积值、过流系数，并设定油液粘度值。各参数设置符合节流公式要求，如式1所示。其中：过流系数为无量纲值，选择范围为0.61～0.91，具体应根据节流孔长度L与节流孔直径之比确定；节流片直接有效容积应根据初步方案初步估算；油液粘度ρ为850kg/m³；当初步设计出的节流孔过流直径在0.3mm～1.8mm之间时，应在首片节流片前加装滤网。

根据各节流片在节流阀内部的安装形式，将各部分进行串行建模，建立多节流片式节流阀数学仿真模型，在节流阀模型入口施加一流量激励源（Q），测量节流阀模型入口、出口两端压差值（ΔP）。通过不断调整节流孔大小和节流片个数，最终将入、出口两端压差值调整至满足使用要求。当调整后的仿真模型满足设计要求后，利用此时仿真模型的状态和性能参数，对节流阀的设计方案进行修改。

$Q=\frac{1}{4}{\mathrm{\πd}}^2\mathrm{Cd}\sqrt{\frac{2\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ}}}$ （式1）

式中：d为节流孔直径；

Cd为节流系数；

ρ为油液密度；

ΔP为节流阀入、出口两端压差值；

Q为流进节流阀的流量值。

步骤二：在对节流阀设计方案进行修改完善后，利用此时的设计方案用于加工多节流片式节流阀，将多节流片设计成为组件形式。为对仿真试验过程中出现的误差进行有效补偿，以仿真试验时的性能指标为基准，加工出节流性能为120%基准性能和80%基准性能的多节流片组件备件。

步骤三：利用地面试验，对多节流片式节流阀的性能进行最终确定，在试验过程中，若节流阀试验性能较设计指标还有较大误差，则利用多节流片组件备件，在试验现场能够实现对节流阀性能的调节。

在进行步骤二节流片组件加工过程中，在组件内部集成有挡圈部件，当需要对节流阀性能进行微调时，将挡圈替换成节流片即可；在节流片组件入口处集成有滤网，以防止油液中的固体颗粒堵塞节流片上的过流孔径。

Claims (2)

1.一种多节流片式液压节流阀的设计方法，其特征为包含以下步骤：

步骤一：使用专业液压仿真软件，建立多节流片式节流阀内部仿真模型，模型包括：单个节流片上节流孔直径，节流片个数，以及节流片之间有效容积等；在模型中输入参数包括：节流孔直径、节流片之间有效容积值、过流系数，并设定油液粘度值；各参数设置符合节流公式要求，如式1所示；根据各节流片在节流阀内部的安装形式，将各部分进行串行建模，建立多节流片式节流阀数学仿真模型，在节流阀模型入口施加一流量激励源，测量节流阀模型入口、出口两端压差值；通过不断调整节流孔大小和节流片个数，最终将入、出口两端压差值调整至满足使用要求；当调整后的仿真模型满足设计要求后，利用此时仿真模型的状态和性能参数，对节流阀的设计方案进行修改；

$Q=\frac{1}{4}{\mathrm{\πd}}^2\mathrm{Cd}\sqrt{\frac{2\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ}}}$ （式1）

式中：d为节流孔直径；

Cd为节流系数；

ρ为油液密度；

ΔP为节流阀入、出口两端压差值；

Q为流进节流阀的流量值；

步骤二：在对节流阀设计方案进行修改完善后，利用此时的设计方案用于加工多节流片式节流阀，将多节流片设计成为组件形式；为对仿真试验过程中出现的误差进行有效补偿，以仿真试验时的性能指标为基准，加工出节流性能为120%基准性能和80%基准性能的多节流片组件备件；

步骤三：利用地面试验，对多节流片式节流阀的性能进行最终确定，在试验过程中，若节流阀试验性能较设计指标还有较大误差，则利用多节流片组件备件，在试验现场能够实现对节流阀性能的调节。

2.根据权利要求1所述的一种多节流片式液压节流阀的设计方法，其特征还在于：在进行步骤二节流片组件加工过程中，在组件内部集成有挡圈部件，当需要对节流阀性能进行微调时，将挡圈替换成节流片；在节流片组件入口处集成有滤网。