高速彈性系統(tǒng)插裝溢流閥泄漏分析與仿真

高速彈性系統(tǒng)插裝溢流閥泄漏分析與仿真

0壓力大的油口壓力在插裝閥中，高壓油口和控制油口之間使用梯子密封，而不是線圈。因此，當兩個油口的壓力不同時，高壓油以低壓力的油口流，導致油壓機泄漏，從而影響閥芯的運動。所以,需要在高壓油口與控制油口之間添加泄漏模塊,對泄漏所造成的影響進行相關的分析,為實際的生產(chǎn)與設計提供理論的參考依據(jù)。1溢流閥的工作原理插裝閥與傳統(tǒng)液壓控制技術相比,流動阻力小,通油能力強,慣性小,反應靈敏,因而特別適合于多機能控制、集成化、高壓大流量系統(tǒng)。插裝溢流閥的工作原理如圖1所示。插裝溢流閥的閥芯與閥套之間沒有密封圈,這樣不可避免地會產(chǎn)生泄漏,泄漏間隙如圖2所示。閥芯的加工要考慮到各種工藝以及加工時的精度,保證閥芯與閥套的配合間隙。因為直徑間隙越大,泄漏量也就越大,而過小的配合公差使加工存在著很大的困難。所以合適的直徑間隙對于插裝溢流閥的性能起著至關重要的作用。2間隙流道的計算影響間隙中流體流動的因素有雷諾數(shù)、配合間隙的大小、軸孔中心線位置的偏心、軸孔相對運動、芯軸相對于孔傾斜、入口及出口段截面變化、零件形位公差及表面粗糙度、工作溫度及壓力變化。凡有相對運動的部件間,必須有一定間隙,如圖3所示,根據(jù)流體力學理論,對于縫隙間的流動,當內(nèi)外圓柱間沒有軸向相對移動,且間隙很小時,其雷諾數(shù)一般低于偏心環(huán)形光滑縫隙的臨界雷諾數(shù),因此總的流動保持為層流。在不考慮流體在流動過程中加速的影響和間隙流道的形狀改變及間隙彎曲等的情況下,完全同心的兩圓柱間隙層流流動的流量計算公式為:式中Q———縫隙流量,單位為L;h——內(nèi)外同心時半徑的縫隙值,單位為mm;l——縫隙長度,單位為mm;Δp———縫隙兩端流體壓力差,單位為Pa。由公式可以看出,泄漏流量的大小與縫隙值的立方成正比。3插裝溢流閥的amesim模型建立高速彈射系統(tǒng)的液壓原理圖如圖4所示。在AMESim液壓庫中,沒有插裝閥模型用來直接使用,需要根據(jù)插裝閥的結構建立相關的模型。建立插裝溢流閥的AMESim模型,如圖5所示。參照圖5插裝溢流閥的AMESim模型,在插裝溢流閥中添加泄漏模塊,泄漏模塊的參數(shù)設置如圖6所示。密封處閥芯的直徑設置為60mm,密封長度為45mm,這些參數(shù)均來自于實測。泄漏間隙值可以根據(jù)要求進行設置。本文僅對加速液壓系統(tǒng)部分建立仿真模型,并在插裝溢流閥處添加泄漏模塊,如圖7所示。4溢流閥泄漏流量計算對于泄漏間隙值的設置,分別取0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm,仿真時間設置為30s,仿真步長設置為0.001,電磁閥在29s時開始換向,并對其他相關參數(shù)進行設置,然后進行仿真,得出插裝溢流閥的相關曲線。在分析結果中,1代表直徑間隙為0.01mm時仿真得到的數(shù)據(jù);2代表直徑間隙為0.02mm時仿真得到的數(shù)據(jù);3代表直徑間隙為0.03mm時仿真得到的數(shù)據(jù);4代表直徑間隙為0.04mm時仿真得到的數(shù)據(jù)。(1)插裝溢流閥泄漏流量曲線,如圖8所示。從圖8與圖9中可以看出,在蓄能器充油的過程中,當泄漏間隙為0.01mm、0.02mm、0.03mm時,其泄漏流量的值基本保持恒定,隨著間隙的增大,泄漏量也不斷的增加;當泄漏間隙為0.04mm時,泄漏流量在逐漸的減小,因為間隙為0.04mm時,泄漏間隙兩端的壓差縮小的更快,導致泄漏流量不斷減小。在閥芯開啟的瞬間,泄漏量存在著波動,間隙越大,波動越大。(2)插裝溢流閥閥芯加速度曲線,如圖10所示。從圖10和圖11中可以看出,隨著間隙的增大,插裝溢流閥換向越來越迅速,但是加速度的峰值也越來越高,在間隙為0.03mm和0.04mm時,加速度的最大值達到18m/s(3)插裝溢流閥閥芯位移曲線,如圖12所示。從圖12可以看出,在不同間隙下,仿真得出的插裝溢流閥閥芯的位移曲線在開始時的波動不同,但是閥芯的極限位移基本上都保持一致,均維持在4.6mm。直徑間隙的大小對閥芯的極限位移不產(chǎn)生影響。5閥芯間隙的影響(1)根據(jù)以上分析得出,間隙越大,泄漏量越大,但是過大的間隙值會導致插裝閥在換向時產(chǎn)生較大的波動,對閥芯的壽命產(chǎn)生影響。(2)間隙值的大小對閥芯的位移基本不會產(chǎn)生影響。(3)配合間隙的選擇必須兼顧泄漏控制與加工難度與摩擦磨損等因素。根據(jù)仿真分析的結果,插裝溢