振动环境下方向控制用插装阀选型方法

摘要

一种振动环境下方向控制用插装阀的选型方法，本发明构建振动环境下插装阀结构模型，先导阀、控制盖板、阀套与阀块作为刚性连接整体，与阀芯、弹簧组成振动环境下插装阀的等效结构模型；根据动态特性测试回路，建立振动环境下插装阀的仿真模型，得到插装阀阀芯位移曲线；根据阀芯位移波动幅值不大于5%的评判基准，判断插装阀对此振动环境的适应性，从而选择最合适的插装阀。本发改善了插装阀阀口流量的波动现象，提升插装阀工作性能的稳定性，并延长插装阀的使用寿命。

主权项

1.一种振动环境下方向控制用插装阀选型方法，其特征在于包括以下步骤：（1）根据插装阀主要是通过阀芯与阀套之间的开启量来控制主油路的通断或流量的大小，而先导阀、控制盖板、阀套与阀块采用螺钉紧固，可作为刚性连接对待，将插装阀作为一个整体，与阀芯、弹簧组成振动环境下插装阀的等效结构模型；（2）建立插装阀动态特性测试回路，根据常用TBM支撑系统中的插装阀工作特点，确定其测试回路为内控式，在其回油路上，为了避免管道压力冲击引起意外的阀芯位移，设置单向阀，插装阀正常的流通方向从A腔流至B腔；控制腔C腔与先导阀之间配有阻尼塞，通过先导阀电磁铁的得电与失电来控制插装阀的关闭与开启；（3）建立振动环境下插装阀的仿真模型，振动条件作用在阀芯上的体现为阀芯所受的惯性力，在建立阀芯受力平衡方程时，阀芯所受振动条件的影响体现为阀芯加速度与阀芯质量m的乘积，当阀芯开启后，设阀芯的开启高度为X，X₁为阀套所受振动位移，X₂为阀芯运动位移，则有，根据外部激励作用下的强迫振动理论，得出插装阀阀芯运动微分方程为：（1）式中：、、分别为A、B、C腔压力,、、分别为A、B、C腔液压力作用面积，m为阀芯质量，为阀套振动加速度，受沿程阻力、油液流动内摩擦力及油液动力粘度因素影响，此处有P_a；C_f为油液粘性阻尼系数；K为弹簧刚度；X₀为弹簧的预压缩量；F_w为阀芯所受稳态液动力；（2）式中：C_w为流量系数，α为锥阀半锥角插装阀控制腔C腔的流量连续性方程为：（3）式中：E为油液有效体积弹性模量，V_c为控制腔C腔的体积，C为流量系数，d为阻尼小孔的直径，ρ为液压油密度；根据上述条件，利用仿真工具建立其仿真模型，模型将振动条件参数与插装阀结构参数独立化，包括：振动幅值、振动频率、阀芯质量、入口压力、弹簧刚度均可单独改变，通过修改上述独立化参数适应各不同的工况，仿真结果为插装阀阀芯位移曲线；（4）储存的数据名称为，以来记录第n个数据，计算保存的数据均值，均值即为阀芯稳态平衡时的平衡值，以X₀表示，即：（4）产品是否适应振动环境的评判基准为阀芯的波动幅值不大于5%，即：(5)若各数据均满足公式（5），则判定该阀可以适应该工况下的振动环境，若有部分数据不满足公式（5），则判定该阀不能适应该工况下的振动环境。