液压阀上的液动力介绍

液体流经阀口时， 由于流动方向和流速的变化引起液体动址的变化， 使阀芯受到附加的作用力，此即为液动力。液动力对液压阀的工作性能有着重大影响。
 
由液体动力学中的动量定律可知，液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。稳态液动力是阀口开度固定的稳定流动下，液流流过阀口时因动址变化而作用在阀芯上的力。瞬态液动力是在阀口开度发生变化时，阀腔中因加速或减速而作用在阀芯上的力。液动力可以根据动批定律进行分析计算。
 
1、滑阀的液动力
 
（1）稳态液动力。图2-4为液体流出和流入阀口的两种情况， 其轴向稳态液动力凡均由式(2-9 )表达，其方向都是始终使阀口趋于关闭。
 
式中， Q为流址系数； G 为流速系数； W为阀口通流面积梯度; }为液流的射流角； 工为阀口开度； 凶P为液流流经阀口的前后压力差， 凶p=P1 -p2 ; 凡为液动力系数， 凡=2Cd Cv W cos¢,.由式(2-9)可看出， 当压差t,,p一定时， 稳态液动力凡与阀口开度工成正比。此时， 液动力相当于刚度为K,t,,p的液压弹簧的作用． 故K心p也被称为稳态液动力刚度。 稳态液动力不但加大了操纵滑阀所需的力， 并且对滑阀的工作性能带来不利影响。例如当Cd =O. 7, C. =l, w= 1cm, ¢, = 69 ° , t,,p = lOMPa, 工=0. 1cm时， 稳态轴向液动力F, = 50N。在高压大流址情况时， 这个力将会更大， 使阀芯的操纵成为突出的问题。此时，除了采取两级或多级控制方式外，通常要采取一些措施来补偿或消除稳态液动力，表2-2为几种常用的补偿方法。 （2）瞬态液动力。瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化时） 阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力。这个力只与阀芯移动速度有关（即与阀口开度的变化率有关），与阀口开度本身无关。图2-5为液体流出和流入阀口的两种情况，其瞬态液动力F为： 式中， l为阀腔长度；氏为阻尼系数， K1 = -Cd Wl卢；其余符号意义同前。 由式可看出，瞬态液动力F; 与滑阀的移动速度Cd工/dt) 成正比，故它起到黏性阻尼力的作用。阻尼系数K1 的大小与阀腔长度l 及阀口前后的压差怎有关。当液体从阀口流出时［图2-5(a)], 瞬态液动力的方向与阀芯的移动方向相反，该力阻止阀芯移动，为正阻尼，氏取正值；当液体从阀口流人时［图2-5(b)], 瞬态液动力的方向与阀芯的移动方向相同，该力助长阀芯移动，为负阻尼， K1取负值；负阻尼是造成滑阀工作不稳定的原因之一。
 
1、锥阀的液动力
 
锥阀的结构形式很多，不同结构的锥阀所受的液动力情况不同，但都可用动最定律进行分析计算。对于图2-6 所示的常用锥阀．其稳态液动力凡为 所示结构锥阀，不论流向如何，其稳态液动力凡始终使阀芯趋于关闭。综上所述，在阀芯所受的各种作用力中，由于瞬态液动力的数值所占比重不大，故在一般液压阀中忽略不计．仅当分析计算动态响应较高的伺服阀或比例阀等阀时才予以考虑。