液壓閥氣穴現(xiàn)象的研究

    液壓氣動(dòng)與密封液壓閥氣穴現(xiàn)象的研究bookmark0喬中華王海檢bookmark1摘本文主要研究和分析了液壓閥口的氣穴現(xiàn)象，及液壓閥中產(chǎn)生氣穴的狀況和氣穴產(chǎn)生的界線(xiàn)、氣穴與w口形狀的關(guān)系。

　　液壓系統(tǒng)中的氣穴現(xiàn)象會(huì)影響液壓系統(tǒng)的工作性能，除了產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲外，還會(huì)使系統(tǒng)的效率降低，損壞零件、縮短液壓元件和管道的壽命，造成流量和壓力的脈動(dòng)。隨著液壓技術(shù)向著篼速、高壓、大功率方向的發(fā)展，液壓系統(tǒng)的嗓聲也日趨嚴(yán)重，并且成為妨礙液壓技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的因素，而液壓閥的氣穴是液壓系統(tǒng)噪聲的主要因素之一，因此研究和分析液壓閥的氣穴現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)液壓閥中產(chǎn)生氣穴的狀況和氣穴產(chǎn)生的界限、氣穴與閥口形狀的關(guān)系等對(duì)減少和降低液壓系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲，改善液壓賽統(tǒng)的性能有著積極而深遠(yuǎn)的意義。因此，本文就各種閥口形式發(fā)生氣穴的狀況進(jìn)行了分析研究。

　　1閥口的形式bookmark2液壓閥用來(lái)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流的壓力、流量和運(yùn)動(dòng)方向均為依靠調(diào)節(jié)其液壓閥口的通流面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的。液流通過(guò)閥口時(shí)，其速度、方向發(fā)生變化，使閥口處的壓力降低到一定值時(shí)，就會(huì)在該處產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。液壓閥口形式各種各樣，但就其基本形式不外乎為三種，如所示，而不同的閥口形式，氣穴產(chǎn)生的狀況不同，氣穴產(chǎn)生的界限也不同。

　?。╝）為薄壁孔式閥口，其孔長(zhǎng)Z與孔直徑d之比小于5，氣穴是產(chǎn)生在孔口下游射流收縮的表面上。對(duì)（b）所示厚壁孔式閥口（//d>l），開(kāi)始是在下游側(cè)射流表面上產(chǎn)生一些氣穴，其后在節(jié)流孔收縮部位幾乎全部產(chǎn)生氣穴。而在（c）所示的穴產(chǎn)生的情況與細(xì)長(zhǎng)厚壁孔閥口類(lèi)似。

　　2氣穴對(duì)閥口流置和嗓聲的彩響bookmark3把各種閥口上游壓力九固定，讓下游壓力九變化，使其閥口兩端壓差A(yù)/>=九戶(hù)2變化，壓差變化對(duì)閥口的流量Q和噪聲N的變化情況如所示。

　　C）短孔式閥口閥口的形式2000年6月喬中華等：液壓W氣穴現(xiàn)象的研究。21首先，當(dāng)液流通過(guò)閥口時(shí)，隨著閥口兩端壓差的增大，氣穴產(chǎn)生。其次，對(duì)薄壁孔式閥口隨氣穴的產(chǎn)生噪聲增大，但卻對(duì)流量特性沒(méi)有影響，而對(duì)厚壁形閥口隨氣穴的產(chǎn)生，噪聲增大，而流量卻不再增加（即閥口流量處于閉鎖狀態(tài)）。在發(fā)生氣穴時(shí)，閥口收縮斷面處的壓力近似為零，與下游壓力外無(wú)關(guān)。對(duì)短孔閥口，最初氣穴的產(chǎn)生對(duì)流量無(wú)影響，但隨閥口處產(chǎn)生氣穴，壓力急驟下降，當(dāng)降到接近零壓時(shí)，流量也近似閉鎖狀態(tài)。

　　3閥□氣穴的分析液流通過(guò)閥口時(shí)，表證氣穴發(fā)生傾向的系數(shù)一氣穴系數(shù)K被定義為下游壓力/>2與上、下游壓力差之比值，即K值越小，越易發(fā)生氣穴，而通過(guò)閥口的流量系數(shù)二為：一闡口的通流面積t油液的密度在閥口處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，因閥口收縮斷面處壓力近似為零，通過(guò)的流量可用閥口上游壓力P1和收縮斷面處壓力來(lái)表示，即：Cq.一不發(fā)生氣穴時(shí)的流量系數(shù)（可以看作）由式①、②、③可求得（4）是各種//d閥口的流量系數(shù)與K值的關(guān)系，由此可知，閥口的C，。是相對(duì)一定的，在長(zhǎng)孔閥口中，產(chǎn)生氣穴后，從（4）式可知，隨K值的減小，Cq―直在減小。而在短孔閥口中，雖然發(fā)生氣穴前的流量系數(shù)與C相近似，但隨著氣穴的產(chǎn)生而流量系數(shù)不連續(xù)地增加，直至近似于長(zhǎng)孔閥口的流量。

　　當(dāng)閥口的//d變化時(shí)，求出氣穴產(chǎn)生的氣穴系數(shù)K的值K.一臨界氣穴系數(shù)。如。由圖可知，隨//d增大，值達(dá)到最大，如//d再增大時(shí)，K.值變小?？梢?jiàn)，//d=0.52.0之間最不易產(chǎn)生氣穴。

　　4結(jié)論由以上分析知，為了避免或盡量減少氣穴產(chǎn)生的可能性，液壓閥閥口最好采用短孔式和厚壁孔式閥口，而在厚壁孔式閥口中，因在閥口收縮斷面處會(huì)產(chǎn)生氣穴，所以其閥口的形狀對(duì)氣穴有很大影響。如果把閥口的閥座入口做成具有圓角，因液流不收縮，在此處的壓力不下降，就不會(huì)在閥口處產(chǎn)生氣穴，而氣穴產(chǎn)生在下游射流表面處，此處K值很大。另外在使用閥時(shí)，一定要注意不要讓閥兩端的壓差值太大，否則容易產(chǎn)生氣穴。