一种液力减速器的蝶阀阀片及设计方法技术

本发明专利技术提供了一种液力减速器的蝶阀阀片及设计方法，所述蝶阀阀片通过齿轮轴安装于蝶阀本体上，所述蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板(8)，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面(7)密封；所述蝶阀阀片沿中心线(1‑1)的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线(1‑1)垂直的方向设有齿轮轴孔(6)，所述齿轮轴孔(6)贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)、封油球面的直径(P2)、纺锤形两侧的楔形角度(P3)和齿轮轴孔的外廓直径(P4)，由油液进入时的绕流流阻确定。本发明专利技术设计的蝶阀阀片在保证了所需空载冷却流量及安装结构要求的情况下尽量降低油液通流流阻，从而提高液力减速器起效响应速度。

A Butterfly Valve Disc of Hydraulic Reducer and Its Design Method

The invention provides a butterfly valve disc of a hydraulic reducer and a design method. The butterfly valve disc is mounted on the butterfly valve body through a gear shaft. The butterfly valve disc comprises two symmetrical circular plates (8), each of which is convex in the middle, and the four sides of the two circular plates are sealed by an oil sealing sphere (7); the cross section of the butterfly valve disc along the central line (1 1) is spindle-shaped, and the butterfly valve disc is in shape. The vertical direction of the center line (1 1) on the valve sheet is provided with a gear shaft hole (6), which runs through the butterfly valve sheet; the minimum thickness of the butterfly valve sheet (P1), the diameter of the sealing sphere (P2), the wedge angle (P3) on both sides of the spindle and the outer diameter (P4) of the gear shaft hole are determined by the flow resistance when the oil enters. The butterfly valve disc designed by the invention can minimize the oil flow resistance while ensuring the required no-load cooling flow and installation structure requirements, thereby improving the effective response speed of the hydraulic reducer.

【技术实现步骤摘要】
一种液力减速器的蝶阀阀片及设计方法
本专利技术涉及液力减速器控制
，具体涉及一种液力减速器的蝶阀阀片及设计方法。
技术介绍
液力减速器是液力耦合器iTB＝0的特殊形式，即其动轮随轴转动，定轮固定于壳体。在空载转动状态，进出口位置控制阀均关闭，空气介质通过定轮及壳体上敞开式小孔进出减速器工作轮腔。在工作状态，进口控制阀打开，油液介质通过进口迅速进入液力减速器轮腔内，通过动轮叶栅搅动使油液在轮腔循环圆中循环流动，离心作用下通过出口控制阀排出到轮腔之外，从而带走减速制动过程中产生的巨大热量。由进口流量和减速器泵吸作用决定的起效响应速度是液力减速器重要性能参数，在液力减速器叶栅系统结构确定的情况下，为提高起效响应速度一般采用压力油箱供油配合进口蝶阀控制的进油方式。因压力油箱可以在控制阀开启瞬间提供较大流量，而蝶阀具有通径大、响应快、流阻小等优点，蝶阀的启闭通过绕其轴线的旋转改变油道通流面积来实现。将空载工况动轮处于转动状态，动轮叶栅搅动空气产生空损扭矩，从而导致轮腔内空气介质温度升高。介质在液力减速器中的循环流动主要通过离心作用实现，由于空气密度低，离心作用不显著，致使空气进出液力减速器的流量较小，加之空气介质导热性差，使得轮腔中的热量难以及时排出，从而使得液力减速器温升过高。为降低温升，一般在液力减速器空载工况也需向轮腔内供给部分油液，从而带走空转时轮腔中产生的热量，避免空载时温升过高。综上可知，液力减速器进口蝶阀阀片结构设计有两个主要方面的考虑：其一是其“关闭”时的泄漏量，即用于对空载状态液力减速器进行降温的必要流量；其二是其“开启”时的过流阻力，其越小则进油速度越快，从而响应时间越短。但现有蝶阀阀片结构设计精度不理想，达不到工业要求，因此有必要设计满足液力减速器使用需求的进口蝶阀阀片。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的蝶阀阀片结构设计精度不理想问题，本专利技术提供一种液力减速器的蝶阀阀片及设计方法。通过对蝶阀阀片结构的设计，可以在保证关闭状态必要进油“泄漏量”的情况下显著降低开启状态进口流动阻力，为提高液力减速器充油起效响应速度提供了技术途径。本专利技术提供的技术方案是：一种液力减速器的蝶阀阀片，所述蝶阀阀片通过齿轮轴安装于蝶阀本体上，所述蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板(8)，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面(7)密封；所述蝶阀阀片沿中心线(1-1)的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线(1-1)垂直的方向设有齿轮轴孔(6)，所述齿轮轴孔(6)贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)、封油球面的直径(P2)、纺锤形两侧的楔形角度(P3)和齿轮轴孔的外廓直径(P4)，由油液进入时的绕流流阻确定。优选的，所述蝶阀阀片还包括：平键槽；所述平键槽设于齿轮轴孔的上方，用于将平键安装在所述平键槽，通过平键增加齿轮轴与蝶阀阀片之间的作用力。优选的，在所述任一个圆形板(8)的中心位置设有垂直于所述齿轮轴孔的装卸组件(6)，用于辅助安装蝶阀阀片。优选的，所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)为进油孔公称直径的1/15～1/10。优选的，所述封油球面的直径(P2)根据蝶阀阀片的封油球面与进油孔之间的间隙确定。优选的，所述纺锤形两侧的楔形角度(P3)在20°～40°之间。优选的，所述齿轮轴孔的外廓直径(P4)由齿轮轴的直径和蝶阀阀片的壁厚确定；其中蝶阀阀片的壁厚取值不小于2.5～3mm。优选的，所述蝶阀阀片采用球墨铸铁制造。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种液力减速器蝶阀阀片的设计方法，包括：基于液力减速器蝶阀阀片所在进油孔的直径，确定蝶阀阀片的最小厚度；基于齿轮轴的直径，确定齿轮轴孔的直径；基于封油球面与进油孔之间的间隙和泄漏流量的关系确定封油球面的直径；基于所述蝶阀阀片的最小厚度、齿轮轴孔的直径和封油球面的直径确定所述蝶阀阀片的楔形角度，减小油液进入时的绕流流阻。优选的，所述基于所述蝶阀阀片的最小厚度、齿轮轴孔的直径和封油球面的直径确定所述蝶阀阀片的楔形角度，包括：设置多个在20°～40°之间的备选楔形角度；基于所述阀片的厚度、齿轮轴孔的直径、封油球面的直径和依次选择的备选楔形角度对蝶阀阀片在开启时的油液流量进行仿真，并记录在当前备选楔形角度下的油液流量；将最大流量对应的备选楔形角度，作为所述蝶阀阀片的楔形角度。优选的，所述泄漏流量，按下式计算：式中Q：泄漏流量；D：进油孔直径；h：蝶阀阀片的封油球面与进油孔之间间隙；l：圆环间隙宽度；μ：流体粘度；Δp：间隙两端压差。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的技术方案，蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板(8)，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面(7)密封；所述蝶阀阀片沿中心线(1-1)的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线(1-1)垂直的方向设有齿轮轴孔(6)，所述齿轮轴孔(6)贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)、封油球面的直径(P2)、纺锤形两侧的楔形角度(P3)和齿轮轴孔的外廓直径(P4)，由油液进入时的绕流流阻确定，设计的蝶阀阀片在保证了所需空载冷却流量及安装结构要求的情况下尽量降低油液通流流阻，从而提高液力减速器起效响应速度，优化液力减速器工作性能，提高了设计精度，达到了工业要求。本专利技术提供的技术方案，将与蝶阀工作性能相关的结构尺寸参数化，由参数控制蝶阀阀片整体外形，通过调整各参数数值可以满足不同工作需求并优化性能。本专利技术提供的技术方案，通过调整蝶阀阀片的各参数值，使得在蝶阀关闭状态下保持“适当”的泄漏量，以对空转状态下的液力减速器腔室降温；在蝶阀开启过程中保持顺畅，无“卡滞”现象；在蝶阀开启状态下尽量减小绕流阻力，以便液力减速器快速充油，为液力减速器产品设计及研究提供依据。附图说明图1为本专利技术中液力减速器的蝶阀阀片结构示意图；图2为本专利技术中蝶阀阀片的安装示意图；图3为本专利技术中不同间隙下泄漏流量的对比曲线图；图4为本专利技术中不同楔形角度下的流量对比曲线图；1-蝶阀阀片；2-平键；3-齿轮轴；4-平键槽；5-齿轮轴孔；6-装拆组件；7-封油面；8-圆形板；P1-阀片最小厚度；P2-封油球面直径；P3-楔形角度；P4-轴孔处外廓直径；1-1-蝶阀阀片上的中心线。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。实施例1本专利技术蝶阀阀片整体外形及结构如下图1所示，蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板8，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面7密封；所述蝶阀阀片沿中心线1-1的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线1-1垂直的方向设有齿轮轴孔6，所述齿轮轴孔6贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度P1、封油球面的直径P2、纺锤形两侧的楔形角度P3和齿轮轴孔的外廓直径P4，由油液进入时的绕流流阻确定。齿轮轴孔5与平键槽4贯通蝶阀阀片1，尺寸由蝶阀阀片受力及刚度要求确定，在此处为给定值。封油面为球面，与进油孔直径在公称尺寸上相同，由公差控制蝶阀阀片封油面与进油孔之间间隙值，装拆组件6上的工装孔用于辅助装拆。本专利技术涉及的液力减速器进油蝶阀安装结构如下图2所示。蝶阀阀片1通过齿轮轴3安装于蝶阀本体上，蝶阀阀片1通过平键2由齿轮轴3驱动，蝶阀阀片所在进油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液力减速器的蝶阀阀片，所述蝶阀阀片通过齿轮轴安装于蝶阀本体上，其特征在于，所述蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板(8)，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面(7)密封；所述蝶阀阀片沿中心线(1‑1)的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线(1‑1)垂直的方向设有齿轮轴孔(6)，所述齿轮轴孔(6)贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)、封油球面的直径(P2)、纺锤形两侧的楔形角度(P3)和齿轮轴孔的外廓直径(P4)，由油液进入时的绕流流阻确定。

【技术特征摘要】
1.一种液力减速器的蝶阀阀片，所述蝶阀阀片通过齿轮轴安装于蝶阀本体上，其特征在于，所述蝶阀阀片包括：2个对称的圆形板(8)，每个圆形板呈中间凸起状，且2个圆形板的四周由封油球面(7)密封；所述蝶阀阀片沿中心线(1-1)的截面呈纺锤形，在所述蝶阀阀片上与所述中心线(1-1)垂直的方向设有齿轮轴孔(6)，所述齿轮轴孔(6)贯穿所述蝶阀阀片；所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)、封油球面的直径(P2)、纺锤形两侧的楔形角度(P3)和齿轮轴孔的外廓直径(P4)，由油液进入时的绕流流阻确定。2.如权利要求1所述的蝶阀阀片，其特征在于，所述蝶阀阀片还包括：平键槽；所述平键槽设于齿轮轴孔的上方，用于将平键安装在所述平键槽，通过平键增加齿轮轴与蝶阀阀片之间的作用力。3.如权利要求1所述的蝶阀阀片，其特征在于，在所述任一个圆形板(8)的中心位置设有垂直于所述齿轮轴孔的装卸组件(6)，用于辅助安装蝶阀阀片。4.如权利要求1所述的蝶阀阀片，其特征在于，所述蝶阀阀片的最小厚度(P1)为进油孔公称直径的1/15～1/10。5.如权利要求4所述的蝶阀阀片，其特征在于，所述封油球面的直径(P2)根据蝶阀阀片的封油球面与进油孔之间的间隙确定。6.如权利要求5所述的蝶阀阀片，其特征在于，所述纺锤形两侧的楔形角度(P3)在20°～40°之间。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋振川，李慧渊，徐鸣，张志凯，吕庆军，钟超杰，胡铮，张万昊，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11