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[其他] 浅谈多路阀设计

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该用户从未签到

发表于 2016-12-24 00:36:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mzxlut 于 2016-12-24 04:02 编辑

浅谈多路阀设计
      小弟学了好多年的液压,也算科班出生吧,在企业也摸爬滚打了几年,年过三十也算有一点小心得一点小看法,闲来跟大家分享一下,还望大家嘴下留情不喜勿喷啊,哈哈!
一.一点个人的小观点
      液压行业从兴到衰也就这几年的事吧,应该是从2012年开始就走下坡路了,当然这主要受国内国际经济大环境的影响。我们大部分液压技术人员的社会地位是较低的(收入也较低,看看工作十多年的还在搞技术的工程师就可以看到)。这可能也跟我们没有独立自主的研发,没有过硬的能推到世界的产品相关,不过这也不是个人的原因,我们国内照样有很多优秀的工程师。首先谈谈企业,液压元件在国内也有好几十年的发展历程了,为什么我们国内就没有一家能独立自主进行研发,能做出过硬产品的元件公司呢?当然我是说像力士乐、哈维、丹佛斯、派克这个层次的。首先,国内大部分液压企业是不太重视技术研发的,尤其是当砸了好几百万甚至上千万的研发费用却不能出来东西时。。。为什么出不来东西?这里只谈谈研发环境吧:一.对于中小型企业(1000人以内,大部分的元件厂也就几百人),个人觉得中层管理者的水平非常重要,如果你的主管、你的经理是一位技术宅,并且有清晰的研发思路及团队建设能力,那我想大部分技术男的工作都会感到很愉悦,因为你们互相“懂”,大家都会有较高的研发热情,思维也会比较活跃,因为你们互相能认可。当然,高层管理者不支持,那就都是泡沫。。。但大部分情况是非技术人员领导技术人员,很多建议及方案能否被理解都还难说,更不要说很好的执行。所谓道不同不相为谋,研发要能搞的好那可真是见鬼了。。二.对于大企业,就不讨论了,大部分都是技术搞几年搞纯管理,人升职了不愿意搞技术了。三.很多企业都有高大上的部门,被冠以研究院、研发中心、研究所等等。乍一看,好牛逼。。。而好多这样的部门,基本都是高校研发工作的延申,搞理论搞仿真搞样机,略虚了一点,毕竟企业是要搞产品的。搞元件的,没有机加工知识就等于不懂元件,如果你既懂铸造也懂机加工并且有较强的液压理论支撑,那我相信你水平不会低,只是需要更多的经验而已。我还是相信,高手在民间。。。
二.浅谈多路阀设计
      扯了一堆,自己思路也理的不清,还是步入正题吧。关于多路阀设计,这里只谈负载敏感阀设计,阀的设计都是相通的。以下内容也是个人心得与总结,也有实践验证,只是做一个抛砖引玉,不敢说完全正确,仅供大家讨论。首先说负载敏感多路阀的工作原理,就是调速阀演化而来啦。调速阀有先节流后减压和先减压后节流两种,分别演化出阀后补偿负载敏感多路阀和阀前补偿负载敏感多路阀,并集成LS限压阀、过载阀、LS卸荷等功能,新阀设计之初当然只有两个参数了:压力、流量。一些细节功能要求再逐步考虑集成
(1)有了压力、流量参数要求,第一步应该确定什么呢?当然是阀芯直径。阀芯直径的确定好像没有直接的计算公式,我是没接触过。阀芯直径大小会直接影响到以下参数:节流槽面积与行程匹配,阀体尺寸(因为阀芯直径确定铸件环形槽尺寸,从而影响到受力面积,进一步影响到高压变形,所以直径增大,阀体各种尺寸都要增大)。阀芯直径尺寸的确定是一个以上参数匹配的结果,其实你并不需要担心,因为几十年的元件设计早都有了这些经验,一般是节流槽在阀芯一周的布置与行程刚好匹配,不浪费阀芯的加工面。你只需要参考一些著名厂商的阀芯值就好了,比如说额定流量120L/min,阀芯直径选择16或18,流量400L/min,阀芯直径选择35左右。多统计一些著名品牌的产品,你会发现他们在不同流量阀芯直径的选择都是很接近的,一般不超过2mm。这就是经验,直接借鉴,免得你整套三维设计完后发现阀太大,很多地方利用不充分,有些地方的设计受到影响变的不合理,或影响到加工装配,又重新计算一遍再改三维,费很多事。
(2)行程确定,之前讲到行程与过流面积是一对匹配的对象,阀芯直径确定了,我们来确定行程,这里有一个原则,因为行程越大,节流槽就越小,加工精度对流量值影响很大,而且阀芯利用也不充分,因为你必须保证阀芯的比例调节范围,行程过小,节流槽就要做的很深,甚至超过阀芯小径,这就不行了,或者布局不下。所以,我直接给大家一些推荐值,在这个范围以内微调就可以(调整0.5到1mm),一般都是阀芯直径的三分之一略大一点,直径12的形成一般做到6mm左右,18的做到7mm左右,40的做到15mm左右,就不一一列举了。
(3)有了以上两个参数还不行,还必须确定流速,这也是一个无法直接得出的参数,直径、行程、流速这几个参数都无法直接得出,前两个参数的设计已经讲过了。流速这个问题我记得国内液压教材上也都有,力士乐阀工作片的设计值经统计是P口。A/B口15m/s左右,回油14m/s左右(对应1.5倍流量)。流速大小的选择非常重要,这会影响到后续的一系列计算。主油路流速的选择先确定P和T口,中间主油路流速略大于P口。(推荐20%),这是为了油道不影响整阀压损。控制油道根据压损和响应直接确定直径。如果影响到响应速度还需要修改,这个通过测试确定比较好,但设计时有留有一定的变化余量。首联流速当然比这个要小一点
(4)工作片阀体铸件尺寸确定,有了以上三个参数,其余大部分参数可以进行计算了,流量和直径确定工作片P口尺寸,进而确定铸件P口宽度,铸件环形槽直径是阀芯直径的1.4~1.5倍,割槽深0.5~1.5mm(这个对于低压损阀设计有影响,先不谈论这个),割槽直径1.2倍阀芯直径,A/B口铸件宽度跟P口计算方法一样。这里重点说一下凸肩宽度,因为这个东西受压变形会导致卡阀,内泄露增大。一般设计两侧高压凸肩宽度请选择阀芯直径的五分之一,单侧受压(T)请选择三分之一,T口油道至阀体表面距离2倍单侧受压凸肩宽度(过大会导致衍磨尺寸不均匀),如果侧面有阀必须放大,请在中间割槽或铸造环形槽处理。好了,轴向尺寸确定完毕。径向尺寸就是铸件环形槽至阀体外表面密封槽底部的距离,各部位油道面积除以阀芯直径选大值,OK(通过强度仿真再进行微调)。高度确定,根据布局确定,这个不是靠直接计算的。根据面积确定当量孔径,确定油口螺纹大小,基本计算完毕。铸件油道细说起来太多,一时半会也说不完,先跟大家讨论这些吧
(5)阀芯设计:只说几个关键点,一是节流槽口的过流面积,我们可以把它分成竖着的和横这的两个面积,理论上实际过流面积是比这两个值都小的并且有计算公式,请大家参考兰州理工大学冀老师的论文。实际你可以直接选小值,不会影响到流量精度,流量系数请选择0.54.这样你的计算结果就是准确的。二是液动力,液动力其实并不大,受流量大小影响,一般你考虑2bar~5bar余量就够了,所以首联先导阀压力不需要匹配的太大。三是泄露,较准确的计算方法是计算阀体变形并将阀芯遮盖部分进行网格划分(单位尺寸),进行积分计算,还是比较准确的,计算公式不好打,就不打了。四是比例调节行程:应该占全行程的70%以上。
(6)铸造问题:大批量产品的化学成分很重要,不止是影响强度,还影响刀具磨损量,也请控制好珠光体含量。根据压力等级来选择材料的我就不一一说了,搞设计的都明白。还有铸件检测问题,如何切片,如何取试棒,强度试验等就不一一说了。
(7)机加工问题;深孔斜孔尽量避免,批量加工的话加工成本高,长径比请尽量控制到8以内,深孔交叉孔尽量避免。阀芯孔衍磨算是比较有技术含量的,其余加工没什么太高的附加值。
(8)其余LS限压阀设计,过载阀设计就不一一讨论,内容太多
(9)谈谈测试吧:负载刚度测试和补偿器性能测试及流量分配是负载敏感阀中与负载敏感相关的测试。这几个性能很重要
三.关于仿真
写起来太多,我也只是抛砖引玉,提出一个框架,有兴趣的朋友可以加我QQ:378026944
可以进行更多细节讨论。
晚上无聊,也没组织什么思路,想到哪写到哪,有不当之处请大神批评指正,更多细节也可以加我详细讨论。讨论范围主要关于设计、仿真。
还有很多点都没有提到,比如
(1)补偿器设计方法
(2)阀芯类零件的热处理方法
(3)LS限压阀的特性及设计
(4)铸件油道详细设计
(5)电控先导级匹配方法
(6) 阀芯的详细设计
(7)过载阀规格确定与设计
(8)负载敏感多路阀测试方法及指标评价
(9)液压仿真——包括元件与系统
(10)变形补偿及力矩计算等
有时间再和大家一起讨论吧



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该用户从未签到

发表于 2016-12-24 22:48:04 | 显示全部楼层
功力不一般
来自苹果客户端来自苹果客户端

该用户从未签到

 楼主| 发表于 2016-12-25 14:07:33 | 显示全部楼层
改正个错误,400L/min流量阀芯直径选择28或30左右

该用户从未签到

发表于 2016-12-25 23:28:16 m.iyeya.cn | 显示全部楼层
想与你线下交流,怎样联系,我的电话13801290652
  • TA的每日心情
    开心
    2015-3-2 10:43
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2016-12-26 16:29:54 | 显示全部楼层
    很牛逼啊                        
  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-20 14:52
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2017-1-4 22:48:15 | 显示全部楼层
    ,受教了,校友
    来自苹果客户端来自苹果客户端
  • TA的每日心情
    无聊
    2017-5-12 08:53
  • 签到天数: 18 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2017-1-5 15:00:25 | 显示全部楼层
    感謝分享!!
    如果能補張圖配合,會更好理解

    该用户从未签到

    发表于 2017-1-6 10:58:36 | 显示全部楼层
    牛叉,多路阀高手。

    该用户从未签到

    发表于 2017-1-14 16:43:38 | 显示全部楼层
    写得很好,都是经验之谈

    该用户从未签到

    发表于 2017-2-24 17:59:04 | 显示全部楼层
    好厉害,功力深厚!
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