滑阀的设计

表1

设计项目

设计的一般原则

滑

阀

结

构

型

式

的

确

定

工作边数和通路数的确定

工作边数及通路数主要应从执行元件类型、性能要求及制造成本三方面来考虑

三通(双边)阀只能用于控制差动液压缸；四通(四边)阀可控制液压马达、对称液压缸和不对称液压缸，但用对称四通阀控制不对称液压缸容易产生较大的液压冲击，运动不平稳

四通阀的压力增益比三通阀高一倍，它所控制的系统的负载误差小，系统的响应速度高；性能要求高的系统多用四通阀；负载不大、性能要求不高的机液伺服机构，或靠外负载回程的特殊场合常用三通阀；二通阀仅用于要求能自动跟踪，但无性能要求的场合

四通阀制造成本较高，三通阀次之。二通阀极易制造

阀口形状的确定

阀口形状由流量大小及流量增益的线性要求来确定

大流量阀要求面积梯度大，因此采用全周开口；为有足够刚度，小流量阀的阀芯不宜做得很小，因此采用局部开口。局部开口的阀有矩形阀口和圆形阀口两种，矩形阀口具有线性的流量增益，但须用电火花或线切割加工；圆形阀口加工简单，但流量增益非线性。多数采用矩形阀口，仅性能要求不高的阀才用圆形阀口

零位开口型式的确定

零位开口型式取决于性能要求及用途

零开口阀的流量增益为线性，压力增益很高，应用最广。正开口阀零位附近的流量为非线性，压力增益为线性但增益较低，零位泄漏大，一般较少用，多用于前置级、同步控制系统、高温工作环境和恒流系统

凸肩数的确定

凸肩以保证阀芯有良好的支承，便于开均压槽，并使轴向尺寸紧凑为原则

四通阀一般为3或4个凸肩。三通阀2个或3个凸肩。特殊用途的滑阀，除两端作控制面外，还有辅助控制面，需5至6个凸肩

滑

阀

主

要

参

数

的

确

定

供油压力p_s

一般以供油压力作为额定压力

常用的滑阀供油压力为4、6.3、10、21、32MPa

最大开口面积Wx_vm

Wx_vm表征阀的规格，由要求的空载流量来确定，确定W、x_vm组合的原则如下：

(1)防止空载流量特性出现流量饱和原则。使

(2)保证阀芯刚度足够原则。取阀杆直径d_r＝d/2，d为阀芯直径

综上得：

阀芯直径d的确定

d的大小应从流量大小、动态性能及刚度三方面来考虑

流量大时，d应足够大；但d太大惯性力大，动态变低；d太小阀杆刚度低，易变形，且要求较大的行程x_vm；对于功率滑阀，d太小控制面积小，液压谐振频率低，动态低。d的一般范围见表2

阀芯最大行程x_vm

x_vm大有优点，但要求有较大的驱动力、速度或功率。因此前置滑阀的最大行程受力矩马达或力马达输出位移、力和功率的限制；功率滑阀的最大行程受前置级流量的限制。x_vm的一般范围见表2

面积梯度W

对于机液控制系统，因各环节增益不可调，应根据稳定判据先确定开环增益，然后根据执行元件和反馈元件的增益确定出滑阀的零点流量增益K_q0，再由确定出W，最后由W/x_vm＝67计算x_vm

对于电液控制系统，因开环增益调整方便，可先选择x_vm再确定W

对于大流量的全周开口阀：W＝πd，且需满足x_vm≤5%d及W/x_vm≥67的条件，因此，须用试探法确定d，W和x_vm

结构设计

阀套与阀体过盈配合采用热压法安装

阀芯与阀套的轴向配合尺寸或遮盖量为微米级；径向间隙为几微米至十几微米；几何精度和工作棱边的允许圆角为零点几微米

四通滑阀的阀套有分段和整体两种结构。分段式主要是为了解决轴向尺寸难以保证和方孔加工困难而采用的结构。但分段式阀套的端面垂直度及光洁度要求很高，内外圆要反复精磨。随着加工水平的提高，多数阀套采用整体式阀套

表2

空载流量Q₀/L·min^-1

＜10

10~100

160~250

400~800

直径和最大行程

d

x_vm

d

x_vm

d

x_vm

d

x_vm

喷嘴挡板式伺服阀/mm

5

0.2~0.4

8

0.4~0.8

10~16

0.8~1.0

20~30

2~3

双级滑阀式伺服阀/mm

8~10

0.6~1.0

12~20

1.0~1.5

20~24

1.5~2.0

30~36

2.5~3.5