液压换向阀阀芯卡紧是液压系统常见故障之一,对液压换向阀阀芯卡紧产生的原因和解决办法作详细讨论。从零件加工和系统工况方面分析了发生液压滑阀卡死现象的原因,针对不同成因,提出了行之有效的解决方案。

简要推导了开有均压槽的密封间隙泄漏量计算公式,并通过仿真分析了均压槽数量、分布、深宽比等对间隙泄漏量的影响,为设计、优化开有均压槽的间隙密封提供帮助。

为了分析阀芯均压槽对液压滑阀微米级径向配合间隙内固体颗粒物分布的影响,建立含有不同均压槽的间隙流场二维轴对称模型,采用Fluent欧拉-欧拉液固两相流模型对配合间隙内流场进行仿真计算。结果表明均压槽内贴近阀体壁面处,固相体积分数最高;均压槽尺寸越小,间隙中心的固相体积分数越低;U形槽时,壁面处的固相体积分数最高,矩形槽次之,三角槽时贴近阀体壁面处颗粒物分布最少,而槽底部固相含量最多;圆角三角槽可在很大程度上减小间隙中心的固相体积分数,三角槽对颗粒物的截留作用大,藏污能力强。

高压大流量换向阀依靠阀芯的移动来实现控制执行机构的运作,合理的设计阀芯上均压槽的尺寸、槽间距与阀芯与阀套间间隙能够降低阀芯与阀套之间的卡紧力与泄漏量。基于ANSYS建立流固耦合三维求解模型,以矩形均压槽宽深比、槽间距和阀芯与阀套间间隙为设计变量,将泄漏量、卡紧力与等效应力作为响应变量,通过建立Non-Parametric Regression响应面模型,分析了设计变量对响应变量的影响。结合多目标遗传算法(MOGA),实现阀芯均压槽的尺寸与分布的优化设计。

航空、航天液压系统中滑阀的阀芯阀套间隙中的侧压力分布不均时,会出现液压卡紧现象,造成液压系统故障。阀芯上的均压槽可以有效地减弱间隙中分布不均的侧压力,防止出现液压卡紧。基于圆柱坐标系下的纳维-斯托克斯(N-S)方程,建立了带有矩形槽的阀芯阀套间隙侧压力分布的数学模型。为了验证数学模型的准确性,通过数值模拟进行对比,并修正了该数学模型。

间隙密封是一种非接触密封结构形式，可以实现自润滑，减小摩擦力，提高液压缸的动态特性。为了研究在变黏度条件下，均压槽形状对液压缸间隙流场的影响，根据温度、压力与液压油黏度之间的关系，利用Fluent软件的UDF技术编译仿真模型的变黏度属性及边界条件，动态仿真了活塞周期运动过程中不同均压槽间隙流场的温度、黏度、泄漏量以及内壁面摩擦力的变化规律。

通过仿真分析，研究液压滑阀阀芯在不开均压槽、开3条矩形槽、开5条矩形槽、开5条三角形槽4种情况下，阀芯歪斜时阀芯卡紧力的变化。由仿真结果可知：阀芯歪斜时，在阀芯上开均压槽可以有效减小卡紧力，开的均压槽越多，卡紧力越小；开相同数量的矩形槽比三角槽的卡紧力大，但是更利于使阀芯趋于同心。