电液伺服阀阀套组件装配应力有限元分析

　　0 前言

　　电液伺服阀是电液伺服系统的重要元件， 具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、工业等领域[1～3]。 今年来，电液比例阀、电磁阀采用先进的控制技术和电子装置，其性能大大提高，但与电液伺服阀相比，其控制精度仍有很大差距。 电液伺服阀最大的优势在于其控制精度上，而控制精度需要通过制造精度才能保证。 在制造过程中，由于精度和配合要求高，制造工艺难以得到绝对保证，电液伺服阀一般在装配调试后，通过测试筛选出合格品。电液伺服阀阀套和回油阻尼孔件一般采用过盈配合，当阻尼孔件压入阀套后会引起阀套阻尼孔微小变形，从而引起整个阀套变形， 需后续修研阀套阻尼孔消除阀套变形[5]。 过盈装配过程中，短时间内局部装配应力可能超过屈服应力， 导致配合面的擦伤， 影响装配质量。 文献[4]有限元仿真计算了某高速轮对组装的过盈装配应力，文献[5]介绍了电液伺服阀制造装配工艺。

　　为减小阀套和回油阻尼孔装配应力变形， 减少装配后续工艺，提高装配质量，本文针对过盈配合的压力压装法和温差组装法， 利用非线性有限元软件 MARC提出了动态和静态接触分析方法， 研究阀套组件过盈装配应力问题及其规律。

　　1 力反馈式电液伺服阀与阀套组件装配过程

　　图 1 所示为力反馈式两级电液伺服阀的原理图。力反馈电液伺服阀由动铁式力矩马达和双喷嘴挡板阀组成的前置放大级，以及滑阀功率放大级两部分构成。图中，i₁，i₂为输入控制电流；p_1p，p_2p分别为主阀芯两端的压力；p_s为供油压力；p_A，p_B为负载进出口压力；p₀为回油压力。

　　当输入控制电流 Δi=0 时，衔铁由弹簧管支承处于上下永磁体的中间位置， 挡板也处于两喷嘴的中间位置，主阀芯在零位，电液伺服阀无液压输出。 当输入控制电流信号 Δi 时，衔铁组件发生偏转，挡板相对于中间位置发生偏移，引起两喷嘴内的压差变化，导致主阀芯两端产生压差，主阀芯偏离零位，电液伺服阀打开并输出相应大小的压力和流量。 改变控制电流大小和方向可以相应改变流量压力的大小和方向且阀的输出量和衔铁偏转角度均与控制电流成比例。

　　力反馈式两级电液伺服阀的输出精度与阀芯能否灵活运动有很大关系，阀套和阀芯一般为间隙配合，其配合间隙通常为 0.002~0.004mm，阀套的应力变形会对阀芯的灵活运动产生直接影响。

　　阀套与回油阻尼孔件一般采用压力压装配合，当过盈量检查合格后将回油阻尼孔件与阀套对中后压入，其压入深度可用工具保证。 装配工艺方法一般可分为压力压装法和温差组装法。 压力压装法是用外力将阻尼孔件压入阀套中； 温差组装法是指根据热胀冷缩原理先用温差使两配合体的过盈量消失后进行组装,待温差消失后就自动形成了紧配合。 阀套与回油阻尼孔件常采用压力压装配合， 当过盈量检查合格后将回油阻尼孔件与阀套对中后压入， 其压入深度可用工具保证。 图 2 所示为阀套与回油阻尼孔件的装配示意图[5]。