高速弹性系统插装溢流阀泄漏分析与仿真

高速弹性系统插装溢流阀泄漏分析与仿真

0压力大的油口压力在插装阀中，高压油口和控制油口之间使用梯子密封，而不是线圈。因此，当两个油口的压力不同时，高压油以低压力的油口流，导致油压机泄漏，从而影响阀芯的运动。所以,需要在高压油口与控制油口之间添加泄漏模块,对泄漏所造成的影响进行相关的分析,为实际的生产与设计提供理论的参考依据。1溢流阀的工作原理插装阀与传统液压控制技术相比,流动阻力小,通油能力强,惯性小,反应灵敏,因而特别适合于多机能控制、集成化、高压大流量系统。插装溢流阀的工作原理如图1所示。插装溢流阀的阀芯与阀套之间没有密封圈,这样不可避免地会产生泄漏,泄漏间隙如图2所示。阀芯的加工要考虑到各种工艺以及加工时的精度,保证阀芯与阀套的配合间隙。因为直径间隙越大,泄漏量也就越大,而过小的配合公差使加工存在着很大的困难。所以合适的直径间隙对于插装溢流阀的性能起着至关重要的作用。2间隙流道的计算影响间隙中流体流动的因素有雷诺数、配合间隙的大小、轴孔中心线位置的偏心、轴孔相对运动、芯轴相对于孔倾斜、入口及出口段截面变化、零件形位公差及表面粗糙度、工作温度及压力变化。凡有相对运动的部件间,必须有一定间隙,如图3所示,根据流体力学理论,对于缝隙间的流动,当内外圆柱间没有轴向相对移动,且间隙很小时,其雷诺数一般低于偏心环形光滑缝隙的临界雷诺数,因此总的流动保持为层流。在不考虑流体在流动过程中加速的影响和间隙流道的形状改变及间隙弯曲等的情况下,完全同心的两圆柱间隙层流流动的流量计算公式为:式中Q———缝隙流量,单位为L;h——内外同心时半径的缝隙值,单位为mm;l——缝隙长度,单位为mm;Δp———缝隙两端流体压力差,单位为Pa。由公式可以看出,泄漏流量的大小与缝隙值的立方成正比。3插装溢流阀的amesim模型建立高速弹射系统的液压原理图如图4所示。在AMESim液压库中,没有插装阀模型用来直接使用,需要根据插装阀的结构建立相关的模型。建立插装溢流阀的AMESim模型,如图5所示。参照图5插装溢流阀的AMESim模型,在插装溢流阀中添加泄漏模块,泄漏模块的参数设置如图6所示。密封处阀芯的直径设置为60mm,密封长度为45mm,这些参数均来自于实测。泄漏间隙值可以根据要求进行设置。本文仅对加速液压系统部分建立仿真模型,并在插装溢流阀处添加泄漏模块,如图7所示。4溢流阀泄漏流量计算对于泄漏间隙值的设置,分别取0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm,仿真时间设置为30s,仿真步长设置为0.001,电磁阀在29s时开始换向,并对其他相关参数进行设置,然后进行仿真,得出插装溢流阀的相关曲线。在分析结果中,1代表直径间隙为0.01mm时仿真得到的数据;2代表直径间隙为0.02mm时仿真得到的数据;3代表直径间隙为0.03mm时仿真得到的数据;4代表直径间隙为0.04mm时仿真得到的数据。(1)插装溢流阀泄漏流量曲线,如图8所示。从图8与图9中可以看出,在蓄能器充油的过程中,当泄漏间隙为0.01mm、0.02mm、0.03mm时,其泄漏流量的值基本保持恒定,随着间隙的增大,泄漏量也不断的增加;当泄漏间隙为0.04mm时,泄漏流量在逐渐的减小,因为间隙为0.04mm时,泄漏间隙两端的压差缩小的更快,导致泄漏流量不断减小。在阀芯开启的瞬间,泄漏量存在着波动,间隙越大,波动越大。(2)插装溢流阀阀芯加速度曲线,如图10所示。从图10和图11中可以看出,随着间隙的增大,插装溢流阀换向越来越迅速,但是加速度的峰值也越来越高,在间隙为0.03mm和0.04mm时,加速度的最大值达到18m/s(3)插装溢流阀阀芯位移曲线,如图12所示。从图12可以看出,在不同间隙下,仿真得出的插装溢流阀阀芯的位移曲线在开始时的波动不同,但是阀芯的极限位移基本上都保持一致,均维持在4.6mm。直径间隙的大小对阀芯的极限位移不产生影响。5阀芯间隙的影响(1)根据以上分析得出,间隙越大,泄漏量越大,但是过大的间隙值会导致插装阀在换向时产生较大的波动,对阀芯的寿命产生影响。(2)间隙值的大小对阀芯的位移基本不会产生影响。(3)配合间隙的选择必须兼顾泄漏控制与加工难度与摩擦磨损等因素。根据仿真分析的结果,插装溢