陳靜，趙峰，徐金程，曾慶康

（泰州職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 泰州 225300）

新型液動換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳靜，趙峰，徐金程，曾慶康

（泰州職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 泰州 225300）

根據(jù)某商用重型車雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中執(zhí)行元件的工作原理，設(shè)計了一種液動換向閥——應急閥，該閥采用環(huán)型槽的閥芯，且閥芯開孔，其閥芯結(jié)構(gòu)具有一定的新穎性，為工程實際所采用。

應急閥；液動換向閥；結(jié)構(gòu)設(shè)計

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.004

CLC NO.:U463.4 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-08-02

引言

由于雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有正常和應急兩種工作狀態(tài)，應急閥作為核心部件可實現(xiàn)兩種工況的切換，而目前國內(nèi)在應急閥方面的研究幾乎沒有，故參考國外樣件自行設(shè)計。

1、設(shè)計要求

所設(shè)計的應急閥實質(zhì)上是個二位四通液動換向閥，能夠根據(jù)液壓油的壓力實現(xiàn)雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常和應急兩種工況的切換。

設(shè)計要求如表1所示。

表1 閥的設(shè)計要求

2、應急閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1應急閥結(jié)構(gòu)圖

該閥由閥體、閥芯等部分組成，且只有一個液壓油控制口K1，且閥芯開孔d，如圖1。在應急閥換向前，壓力為p1的油進入應急閥，直接作用在閥芯左端，由于液壓力p1大于閥芯右端的彈簧力F1，所以閥芯克服彈簧阻力向右移動，使主泵油路接通，主泵的液壓油經(jīng)應急閥流入動力轉(zhuǎn)向器，實現(xiàn)正常液壓助力工作狀態(tài)。這時，副泵輸出的液壓油經(jīng)閥芯小孔d直接流回油箱。

當主泵系統(tǒng)出現(xiàn)問題（故障），主泵壓力油路切斷，應急閥閥芯左端液壓力p1=0，應急閥閥芯在彈簧彈力F1的作用下回位，接通副泵油路，副泵的液壓油直接經(jīng)應急閥流入動力轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)應急轉(zhuǎn)向。

在應急閥的運行過程中，閥芯在閥體內(nèi)的運動情況可以近似簡化成一個液壓彈簧——質(zhì)量塊系統(tǒng)。為了減小液體所產(chǎn)生的液動力，閥芯采用環(huán)形槽設(shè)計；如圖1所示閥芯中部開孔，不僅可以在正常工況下使副泵液壓油直接流回油箱，還減小了整個閥芯的質(zhì)量，提高了應急閥的響應速度。

3、主要參數(shù)設(shè)計

3.1 幾何尺寸的確定

（1）進出油口直徑d0

式中：Qg——應急閥的公稱流量；vg——流速；

（2）閥芯臺肩大直徑D

設(shè)計了Z型折疊非穩(wěn)定光學諧振腔，對N2稀釋劑燃燒驅(qū)動連續(xù)波DF激光器輸出光譜特性進行了研究分析.結(jié)果表明，相對于He稀釋劑，采用N2稀釋劑的DF激光輸出光譜向長波偏移，波長大于4.0 μm的3P10～3P13譜線有效輸出，且各振動能級躍遷譜線為更高轉(zhuǎn)動量子數(shù)躍遷譜線.DF激光器輸出的各支譜線存在譜帶間和譜帶內(nèi)競爭，且競爭表現(xiàn)出中心譜線競爭激烈，邊緣譜線向中心譜線轉(zhuǎn)移的趨勢.改變?nèi)紵曳磻趸瘎┻^量系數(shù)，能夠在一定程度上調(diào)節(jié)DF激光輸出譜線分布，在光學參數(shù)不變的情況下各單一譜線存在最佳的主反應配比.過量的副燃料主要為滿足氣動性能需求，在合適范圍內(nèi)變化的副燃料比對輸出譜線及分布影響較小.

當閥芯有孔時，式中λ1=1.7。

（3）閥芯臺肩小直徑d

（4）閥口最大開口量δmax

（5）有效封油長度lf和封油長度Lf

式中：Δr——應急閥閥芯與閥體孔的單邊配合間隙；

Zf——應急閥內(nèi)泄漏封油面數(shù)；

μ——油液動力粘度；

[qnx]——內(nèi)泄漏量允許值，一般（l/min）；

Z——應急閥封油長度Lf內(nèi)的均壓槽數(shù)；

b——應急閥均壓槽寬度；

由分析可知，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力一定時，彈簧剛度的大小直接決定各閥閥芯的開口量大小及閥的響應速度，從而影響整個動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向操作時間及轉(zhuǎn)向力大小。

3.2 彈簧剛度的計算

（1）作用于應急閥閥芯上的理想液壓作用力F1

由圖2.13可知，穩(wěn)定狀態(tài)下，作用于應急閥閥芯上的理想液壓作用力為

（2）作用于應急閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動力Fw1

（3）應急閥彈簧剛度K1

根據(jù)應急閥受力平衡方程可得

通過計算、試制與試驗相結(jié)合的方法，最終得出性能相對穩(wěn)定的相關(guān)參數(shù)，如表2所示。

表2 應急閥設(shè)計參數(shù)

4、結(jié)語

作為一種新型的液動換向閥——應急閥能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)換向，且能滿足雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩種工況的切換，符合雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，為國內(nèi)雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自主研發(fā)與應用提供了有益的參考。

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Structure design of new type hydraulic reversing valve

Chen Jing, Zhao Feng, Xu Jincheng, Zeng Qingkang
( Mechanical and Electronic Dept. Taizhou Polytechnical Institute, Jiangsu Taizhou 225300 )

According to a heavy duty commercial vehicle double loop hydraulic power steering system components working principle, design a hydraulic reversing valve, emergency valve, the valve with annular grooves on the valve core, and the valve opening, the valve core structure has certain novelty, used for practical engineering.

the emergency valve; the hydraulic reversing valve; Structure design

U463.4

A

1671-7988(2016)01-08-02

陳靜，講師，就職于泰州職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院。江蘇省泰州市職業(yè)技術(shù)學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目。