多路阀V型阀口过流面积的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种多路阀V型阀口过流面积的优化方法，其包括以下步骤；步骤一：确定刀具运动与多路阀阀芯之间的关系；步骤二：确定实际过流面与径向方向的夹角；步骤三：确定关键线段的长度；步骤四：确定V型阀阀口关键弧长；步骤五：确定最小过流面积关键角度；步骤六：确定最小过流面积。本发明专利技术根据V型阀口的流量特性，确定了V型阀口实际的过流面所在位置，实现了对多路阀V型阀口实际过流面积的计算；能够实现更加精准的计算控制阀的控制特性，使设计出的多路阀拥有更高的精度和更稳定的性能；本方法的应用为多路阀设计提供了更可靠、更加准确的设计依据。的设计依据。的设计依据。

【技术实现步骤摘要】
多路阀V型阀口过流面积的优化方法


[0001]本申请涉及液压元件
，具体涉及一种多路阀V型阀口过流面积的优化方法。

技术介绍

[0002]工程机械是装备工业的重要组成部分，与国民经济的发展息息相关。它主要用于国防建设工程、交通运输建设，能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。而在工程机械液压系统中，多路阀依靠阀芯节流窗口的变化控制系统油液的流量，从而实现对执行机构运动速度控制。阀芯结构形式多，控制性能良好，使得多路阀的应用十分广泛。要实现对阀口流量的高精度控制，过流面积计算是重要的一环。而在该多路阀中，主阀阀芯为V型阀口，所以要推导出准确的过流面积公式，实现高精度控制。
[0003]对于V型阀口过流面积公式，目前主要是通过轴向方向的面积公式和径向方向的面积公式进行过流面积的计算，但是实际的过流面积并不在阀口的水平和轴向方向上，而是以一定角度夹在二者当中。因此如何确定实际最小过流面积，如何提高V型阀的性能，一直困扰着液压元件
的工作人员。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术根据V型阀口的流量特性，确定了V型阀口实际的过流面所在位置，实现了对多路阀V型阀口实际过流面积的优化；本专利技术的目的在于实现更加精确的计算多路阀V型阀口的流量特性，使设计出的多路阀拥有更高的控制精度，提高整个液压系统的稳定性。本专利技术的应用为多路阀的设计工作提供了更可靠，更精准的计算理论依据。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的解决方案为：
[0006]一种多路阀V型阀口过流面积的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：
[0007]步骤1：确定刀具运动与多路阀阀芯之间的关系：
[0008]步骤11：确定刀具在竖直方向坐标轴表达式：
[0009]阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移x与刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移z之间的关系式如下式所示；
[0010][0011]式中：x表示阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移，x∈[0,d]；d表示阀槽的总长度；a表示刀具的加工中心在水平纵向坐标轴上的坐标；r表示刀具沿刀具加工中心的回转半径；z表示刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移，c表示阀槽在阀芯横截面上的最大宽度；α表示径向平面内阀槽夹角；R表示阀芯半径；b表示刀具在加工中心水平
方向横向坐标轴上的坐标；
[0012]步骤12：确定刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移：
[0013]获取阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移x，带入下式，即可确定刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移y2；
[0014][0015]式中：y2表示刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移；
[0016]步骤2：确定实际过流面与径向方向的夹角：
[0017]获取步骤11中阀芯位移x和步骤12确定的刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移y2；进一步即可确定实际过流面与径向方向的夹角β，如下式所示：
[0018][0019]式中：β表示实际过流面与径向方向的夹角；
[0020]进一步即可确定实际过流面与径向方向的夹角β，计算关系如下式所示；
[0021][0022]步骤3：确定关键线段的长度：
[0023]在计算V型阀阀口的过流面积时，首先需确定关键线段GH的长度；获取步骤12计算得到的刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移y2和步骤2计算得到的实际过流面与径向方向的夹角β，代入下式即可计算确定关键线段GH的长度；
[0024][0025]式中：L
GH
表示关键线段GH之间的长度；
[0026]步骤4：确定V型阀阀口关键弧长：
[0027]在计算V型阀阀口的过流面积时，其次需确定的关键弧长AB是一个变化的量；可由步骤11反向推导计算得到的刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移z，进一步计算来确定，具体计算公式如下式所示；
[0028][0029]式中：l
AB
表示V型阀阀口关键弧长；c表示阀槽在阀芯横截面上的最大宽度；
[0030]在最小过流面积所处平面内作一个半径r1＝R的辅助圆，辅助圆经过G,E,F三点，得到最小过流面积S；将弧长EF的长度等效成弧长AB的长度，所以得到弧长EF的长度l
EF
如下式所示；
[0031]l
EF
＝l
AB
[0032]式中：l
EF
表示点E和点F之间的弧长；
[0033]步骤5：确定最小过流面积关键角度：
[0034]在计算V型阀阀口的过流面积时，还需确定最小过流面积关键角度γ，即由EDF组成的关键角度γ；获取步骤4计算得到的弧长l
EF
，则关键角度的计算公式如下式所示：
[0035][0036]式中：γ表示EDF组成的关键角度；
[0037]步骤6：确定最小过流面积：
[0038]获取步骤3计算得到的关键线段的长度L
GH
，步骤4计算得到的关键弧长l
EF
，步骤5计算得到的关键角度γ；确定最小过流面积计算公式如下式所示；
[0039][0040]式中：S表示V型阀阀口最小过流面积；n表示V型阀口的数量。
[0041]可优选的是，所述步骤11中刀具与阀芯相贯线上竖直方向z与x的表达式，其推导过程如下；
[0042]联立刀具的运动轨迹与阀芯表面的相贯线方程组，具体方程组如下式所示；
[0043][0044]式中：y1表示刀具在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移；
[0045]由上式可知，消去y1即可得到阀芯位移与刀具在阀芯相贯线上竖直方向位移z的关系。
[0046]可优选的是，所述步骤12中刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移y2与阀芯位移x计算表达式，其推倒过程如下；
[0047]通过刀具刀尖的运动轨迹方程组，确定刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移：
[0048][0049]由上式可知，刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移y2即可确定。
[0050]可优选的是，所述步骤3中的关键线段，其确定原理如下所示：由于实际的最小过流面积为三个边都是曲线的曲边三角形，导致计算难度很大，所以将两个侧边等效为直线进行计算，因此可以得出线段GH与刀尖轨迹圆共半径，并且随着阀芯移动和开启是变化的，g刀尖轨迹圆半径与阀口水平线交点，h与圆心连线的反向长线与虚线圆的交点与刀尖轨迹圆垂直，则线段GH的长度为L
GH
，并经过圆心，通过阀芯的位移得到关键线段GH的长度与夹角β的关系如下式所示，进一步推倒即可确定关键线段GH的长度；
[0051][0052]可优选的是，所述步骤4中提到的可由步骤11反向推导计算具体为通过所述步骤11明确阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移x与刀具在加工中心竖直方向坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路阀V型阀口过流面积的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：确定刀具运动与多路阀阀芯之间的关系：步骤11：确定刀具在竖直方向坐标轴表达式：阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移x与刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移z之间的关系式如下式所示；式中：x表示阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移，x∈[0,d]；d表示阀槽的总长度；a表示刀具的加工中心在水平纵向坐标轴上的坐标；r表示刀具沿刀具加工中心的回转半径；z表示刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移，c表示阀槽在阀芯横截面上的最大宽度；α表示径向平面内阀槽夹角；R表示阀芯半径；b表示刀具在加工中心水平方向横向坐标轴上的坐标；步骤12：确定刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移：获取阀芯在加工中心水平纵向坐标轴上的位移x，带入下式，即可确定刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移y2；式中：y2表示刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移；步骤2：确定实际过流面与径向方向的夹角：获取步骤11中阀芯位移x和步骤12确定的刀具刀尖在水平方向横向坐标轴上的位移y2；进一步即可确定实际过流面与径向方向的夹角β，如下式所示：式中：β表示实际过流面与径向方向的夹角；进一步即可确定实际过流面与径向方向的夹角β，计算关系如下式所示；步骤3：确定关键线段的长度：在计算V型阀阀口的过流面积时，首先需确定关键线段GH的长度；获取步骤12计算得到的刀具刀尖在加工中心水平方向横向坐标轴上的位移y2和步骤2计算得到的实际过流面与径向方向的夹角β，代入下式即可计算确定关键线段GH的长度；式中：L
GH
表示关键线段GH之间的长度；步骤4：确定V型阀阀口关键弧长：在计算V型阀阀口的过流面积时，其次需确定的关键弧长AB是一个变化的量；可由步骤11反向推导计算得到的刀具在加工中心竖直方向坐标轴上的位移z，进一步计算来确定，具
体计算公式如下式所示；式中：l
AB
表示V型阀阀口关键弧长；c表示阀槽在阀芯横截面上的最大宽度；在最小过流面积所处平面内作一个半径r1＝R的辅助圆，辅助圆经过G,E,F三点，得到最小过流面积S；将弧长EF的长度等效成弧长AB的长度，所以得到弧长EF的长度l
EF
如下式所示；l
EF
＝l
AB
式中：l
EF
表示点E和点F之间的弧长；步骤5：确定最小过流面积关键角度：在计算V型阀阀口的过流面积时，还需确定最小过流面积关键角度γ，即由EDF组成的关键角度γ；获取步骤4计算得到的弧长l
EF
，则关键角度的计算公式如下式所示：式中：γ表示EDF组成的关键角度；步骤6：确定最小过流面积：获取步骤3计算得到的关键线段的长度L
GH
，步骤4计算得到的关键弧长l
EF
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晋，黄金辉，雷丙旺，雷鹏，米晓明，齐叶叶，
申请(专利权)人：内蒙古北方重工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：