增量式数字阀的设计与分析

　　1 前 言

　　随着社会的不断进步，电液控制技术的发展在不断进步，笔者是在适应电液控制技术的发展的情况下，并结合液压数字阀的实际应用出发，分别详细论述了增量式数字阀的设计，理论结合实际设计要求，且力求在理论研究的过程中展开液压数字阀的设计过程，使得各项性能满足所设定的目标，同时还保证了所设计的数字阀具有相当的先进性。

　　2 增量式数字阀的技术指标

　　增量式数字阀是机、电、液的耦合体，在确定设计原则时应全面考虑各方面的影响，以确保设计制造出的增量式数字阀能够满足系统整体的性能要求。本文的论述是针对一套具体的增量式数字阀系统的研制展开的，要求满足如下技术指标和参数: 额定压力P_N= 14MPa; 额定流量Q_N= 40L / min，关闭时泄漏量Q_1L< 0. 3mL / min; 阀块材料须锈蚀，可用有机玻璃或铝制; 采用步进电机开环控制，并包括放大器，控制精度δ_N为3% ～ 5%; 阀可带位移传感器，用于对阀位移量的显示与动态输出。

　　3 增量式数字阀的液压阀设计

　　液压阀部分包括阀芯、阀套、阀体三部分，以下详细进行论述。

　　3. 1 增量式数字阀的液压阀材料选择

　　液压阀各部分材料的选择主要依据耐压及防腐蚀要求。节流口处流速很高，在液压阀中很容易产生气蚀，气蚀对材料表面的破坏主要是气泡崩溃后产生的压力波对零件表面产生很强的冲击作用，气蚀的破坏速度与材料的机械性能关系密切，硬度是影响气蚀的主要因素。由对常见的液压阀材料的耐压、耐腐蚀分析确定液压阀各部分材料，阀芯、阀体均采用不锈钢1Cr18Ni9Ti，阀套、阀套采用耐腐蚀高的黄铜。

　　3. 2 增量式数字阀的液压阀结构设计

　　液压阀阀芯形式一般主要有三种: 球阀、滑阀与锥阀。阀芯如果采用球阀式或滑阀式，其泄露将难免，即油液有可能通过因阀芯冲击而产生的沟槽或阀芯与阀体间的间隙泄露。因此，阀芯应该选用密封性能好的锥阀式，即使长久使用也能保证其密封性能。

　　以下对阀口流量进行分析，得出增量式数字阀的几个重要几何参数。首先建立锥阀阀芯的数学模型( 见图1) ，数学坐标系原点设在阀座密封圆环上的任意一点O。

　　流量方程，式( 1) 是分析、设计液压阀的基础，必须深入研究在本设计中的具体形式。

式中: Q 为通过阀口的流量( m³/ s) ; Ca为流量系数( 无量纲) ; A_X为过流面积( m²) ; ρ 为流体的比重( kg/m³) ; ΔP 为阀口两端压差( Pa) 。