新型液动换向阀结构设计

陈静，赵峰，徐金程，曾庆康

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏 泰州 225300）

新型液动换向阀结构设计

陈静，赵峰，徐金程，曾庆康

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏 泰州 225300）

根据某商用重型车双回路液压助力转向系统中执行元件的工作原理，设计了一种液动换向阀——应急阀，该阀采用环型槽的阀芯，且阀芯开孔，其阀芯结构具有一定的新颖性，为工程实际所采用。

应急阀；液动换向阀；结构设计

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.004

CLC NO.:U463.4 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-08-02

引言

由于双回路液压助力转向系统有正常和应急两种工作状态，应急阀作为核心部件可实现两种工况的切换，而目前国内在应急阀方面的研究几乎没有，故参考国外样件自行设计。

1、设计要求

所设计的应急阀实质上是个二位四通液动换向阀，能够根据液压油的压力实现双回路液压助力转向系统正常和应急两种工况的切换。

设计要求如表1所示。

表1 阀的设计要求

2、应急阀的结构设计

图1应急阀结构图

该阀由阀体、阀芯等部分组成，且只有一个液压油控制口K1，且阀芯开孔d，如图1。在应急阀换向前，压力为p1的油进入应急阀，直接作用在阀芯左端，由于液压力p1大于阀芯右端的弹簧力F1，所以阀芯克服弹簧阻力向右移动，使主泵油路接通，主泵的液压油经应急阀流入动力转向器，实现正常液压助力工作状态。这时，副泵输出的液压油经阀芯小孔d直接流回油箱。

当主泵系统出现问题（故障），主泵压力油路切断，应急阀阀芯左端液压力p1=0，应急阀阀芯在弹簧弹力F1的作用下回位，接通副泵油路，副泵的液压油直接经应急阀流入动力转向器实现应急转向。

在应急阀的运行过程中，阀芯在阀体内的运动情况可以近似简化成一个液压弹簧——质量块系统。为了减小液体所产生的液动力，阀芯采用环形槽设计；如图1所示阀芯中部开孔，不仅可以在正常工况下使副泵液压油直接流回油箱，还减小了整个阀芯的质量，提高了应急阀的响应速度。

3、主要参数设计

3.1 几何尺寸的确定

（1）进出油口直径d0

式中：Qg——应急阀的公称流量；vg——流速；

（2）阀芯台肩大直径D

设计了Z型折叠非稳定光学谐振腔，对N2稀释剂燃烧驱动连续波DF激光器输出光谱特性进行了研究分析.结果表明，相对于He稀释剂，采用N2稀释剂的DF激光输出光谱向长波偏移，波长大于4.0 μm的3P10～3P13谱线有效输出，且各振动能级跃迁谱线为更高转动量子数跃迁谱线.DF激光器输出的各支谱线存在谱带间和谱带内竞争，且竞争表现出中心谱线竞争激烈，边缘谱线向中心谱线转移的趋势.改变燃烧室反应氧化剂过量系数，能够在一定程度上调节DF激光输出谱线分布，在光学参数不变的情况下各单一谱线存在最佳的主反应配比.过量的副燃料主要为满足气动性能需求，在合适范围内变化的副燃料比对输出谱线及分布影响较小.

当阀芯有孔时，式中λ1=1.7。

（3）阀芯台肩小直径d

（4）阀口最大开口量δmax

（5）有效封油长度lf和封油长度Lf

式中：Δr——应急阀阀芯与阀体孔的单边配合间隙；

Zf——应急阀内泄漏封油面数；

μ——油液动力粘度；

[qnx]——内泄漏量允许值，一般（l/min）；

Z——应急阀封油长度Lf内的均压槽数；

b——应急阀均压槽宽度；

由分析可知，转向系统压力一定时，弹簧刚度的大小直接决定各阀阀芯的开口量大小及阀的响应速度，从而影响整个动力转向器的转向操作时间及转向力大小。

3.2 弹簧刚度的计算

（1）作用于应急阀阀芯上的理想液压作用力F1

由图2.13可知，稳定状态下，作用于应急阀阀芯上的理想液压作用力为

（2）作用于应急阀阀芯上的稳态液动力Fw1

（3）应急阀弹簧刚度K1

根据应急阀受力平衡方程可得

通过计算、试制与试验相结合的方法，最终得出性能相对稳定的相关参数，如表2所示。

表2 应急阀设计参数

4、结语

作为一种新型的液动换向阀——应急阀能够实现平稳换向，且能满足双回路液压助力转向系统两种工况的切换，符合双回路液压助力转向系统的要求，为国内双回路液压助力转向系统的自主研发与应用提供了有益的参考。

[1] 左健民.液压与气压传动:第4版[M]北京:机械工业出版社,2007.

[2] 毛卫平.液压阀[M].北京:化学工业出版社,2009.4.

[3] 张利平.液压阀原理、使用与维护:第二版[M].北京:化学工业出版社,2009.1.

[4] 陆一心.液压阀使用手册[M].北京:化学工业出版社,2009.

[5] 陆培文.实用阀门设计手册:第3版[M].北京:机械工业出版社,2012.

[6] 宋宏尧,丁忠尧等.液压阀设计与计算[M].北京:机械工业出版社, 1982:234-289.

[7] 薛梅.液动力对滑阀式换向阀的影响[J].煤矿机械，2012.4,33(4):101-103.

Structure design of new type hydraulic reversing valve

Chen Jing, Zhao Feng, Xu Jincheng, Zeng Qingkang
( Mechanical and Electronic Dept. Taizhou Polytechnical Institute, Jiangsu Taizhou 225300 )

According to a heavy duty commercial vehicle double loop hydraulic power steering system components working principle, design a hydraulic reversing valve, emergency valve, the valve with annular grooves on the valve core, and the valve opening, the valve core structure has certain novelty, used for practical engineering.

the emergency valve; the hydraulic reversing valve; Structure design

U463.4

A

1671-7988(2016)01-08-02

陈静，讲师，就职于泰州职业技术学院机电技术学院。江苏省泰州市职业技术学院大学生创新创业训练计划项目。