本發(fā)明屬于流體控制技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種雙冗余反彈射流偏導(dǎo)板伺服閥。
背景技術(shù):
偏導(dǎo)板射流伺服閥出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,與射流管伺服閥相比較,偏導(dǎo)板伺服閥的主要優(yōu)點(diǎn)在于不需要繞性供油管,消除了結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的振動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。偏導(dǎo)板射流伺服閥的關(guān)鍵部件為偏導(dǎo)板和射流盤,其結(jié)構(gòu)對(duì)伺服閥動(dòng)、靜態(tài)特性有直接影響,因此相繼出現(xiàn)了一批研究偏導(dǎo)板和射流盤結(jié)構(gòu)的專利,旨在提高偏導(dǎo)板射流伺服閥前置級(jí)輸出特性。
1964年,Boothe Willis A等人研究開發(fā)了一種由改進(jìn)的數(shù)字型流體放大器組成的流體邏輯部件(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):Boothe Willis A,Czwakiel Bert J.Fluid amplifier devices:US 3285265A[P],1966-11-15)。1967年,Mcfadden Edward F等人提出通過(guò)改變偏導(dǎo)板在沿噴嘴軸線方向的間隙來(lái)改變流量增益,并且采用矩形的射流口和射流接收口,以實(shí)現(xiàn)偏導(dǎo)板零位附近響應(yīng)的線性靈敏度(參考專利文獻(xiàn):Mcfadden Edward F,Williams Leonard J.Free jet stream deflector servovalve:US 3542051A[P],1970-11-24)。1972年,Morton Robert O將實(shí)心偏導(dǎo)板置于射流口與接收口之間,通過(guò)偏導(dǎo)板的移動(dòng)切斷和接通射流口與接收口之間的油路,此外,改變偏導(dǎo)板截面形狀,對(duì)比矩形、梯形、三角形截面在控制液流流量時(shí)的效果(參考專利文獻(xiàn):Morton Robert O.Fluid control valve:US 3866620A[P],1975-2-18)。1981年,Stanley J.Hoffman,Jr.等人提出對(duì)偏導(dǎo)板結(jié)構(gòu)改進(jìn),采用在偏導(dǎo)板上開設(shè)多個(gè)V形窗口的方式改進(jìn)射流狀態(tài)(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):Stanley J.Hoffman,Jr.,William D.Waffner.Fail-safe single-stage servovalve:US 4442855A[P],1984-4-17)。1992年,Samuel L.Wilson,Mario A等人提出可以通過(guò)使用多層薄片射流板疊加的方式增加射流窗口面積,使得在高壓下獲得較大的恢復(fù)流量(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):Samuel L.Wilson,Mario A.Rodriguez.Fluidic deflector jet servovalve:US 5303727A[P],1994-4-19)。2004年,Muchlis Achmad對(duì)射流管伺服閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),取消了射流管伺服閥的繞性供油管,將射流口和接收口布置在同側(cè),通過(guò)上方切有凹槽的偏導(dǎo)板的移動(dòng)控制進(jìn)入接收口的流量,這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上也屬于偏導(dǎo)板射流伺服閥,但其重錘式的偏導(dǎo)板由于慣性作用使得伺服閥響應(yīng)速度降低(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):Muchlis Achmad.Methods and apparatus for splitting and directing a pressurized fluid jet within a servovalve:US 20060216167 A1,2006-9-28)。
此外,2013年北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所申請(qǐng)了一種偏導(dǎo)板位移測(cè)量裝置的發(fā)明專利,通過(guò)在偏導(dǎo)板射流伺服閥外部引出一段測(cè)桿延伸段,利用非接觸式測(cè)量設(shè)備進(jìn)行位移測(cè)量(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):張恒軒,楊文祥,張俊杰,劉茂林,韓現(xiàn)會(huì).偏導(dǎo)板位移測(cè)量裝置:CN 104567686A,2015-4-29)。2015年,同濟(jì)大學(xué)訚耀保建立偏導(dǎo)板伺服閥射流前置級(jí)流場(chǎng)模型,提出采取適當(dāng)降低進(jìn)口壓力和提高偏導(dǎo)板下端面圓角加工質(zhì)量等措施來(lái)改善前置級(jí)氣穴現(xiàn)象(參見(jiàn)論文文獻(xiàn):訚耀保,張鵬,岑斌.偏導(dǎo)板射流伺服閥前置級(jí)流場(chǎng)分析[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào),2015(1),1-7)。2016年,訚耀保提出一種射流管伺服閥噴嘴與接收孔對(duì)中檢驗(yàn)方法,將伺服閥的力矩馬達(dá)安裝在噴嘴對(duì)中測(cè)試基座上,同時(shí)在噴嘴對(duì)中測(cè)試基座下方對(duì)應(yīng)設(shè)置噴嘴射流檢驗(yàn)板;根據(jù)未加載控制電流時(shí),從伺服閥的噴嘴發(fā)射的射流沖擊柱在噴嘴射流檢驗(yàn)板上的射流沖擊點(diǎn)位置,以及力矩馬達(dá)加載控制電流后,射流沖擊柱在噴嘴射流檢驗(yàn)板上射流沖擊點(diǎn)位置的偏移軌跡,判定噴嘴和伺服閥的兩個(gè)接收孔是否對(duì)中,以及伺服閥是否發(fā)生零偏漂移故障(參見(jiàn)專利文獻(xiàn):訚耀保,李長(zhǎng)明,張陽(yáng).一種射流管伺服閥噴嘴與接收孔對(duì)中檢驗(yàn)方法:CN 201610534415,2016-7-8)。
目前,開發(fā)使用的偏導(dǎo)板射流伺服閥大多采用開有V形窗口的偏導(dǎo)板結(jié)構(gòu),對(duì)這種結(jié)構(gòu)而言,在單個(gè)射流口射流時(shí),當(dāng)射流壓力波動(dòng)時(shí),偏導(dǎo)板與噴嘴之間的間隙會(huì)隨之不受控制的變化,這會(huì)導(dǎo)致與間隙相關(guān)的一系列參數(shù)如壓力、流量恢復(fù)系數(shù)等變化,從而引起伺服閥前置級(jí)輸出流量、壓力的不穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題而提供一種雙冗余反彈射流偏導(dǎo)板伺服閥,以提高偏導(dǎo)板伺服閥的流量增益,保持偏導(dǎo)板伺服閥工作過(guò)程中流量及壓力恢復(fù)系數(shù)不變,改善反饋桿受力狀態(tài),以及實(shí)現(xiàn)雙冗余度工作,提高可靠性。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種雙冗余反彈射流偏導(dǎo)板伺服閥,包括力矩馬達(dá)、射流盤、偏導(dǎo)板、反饋桿和滑閥,所述的力矩馬達(dá)設(shè)有銜鐵組件,所述的射流盤設(shè)有回油腔,所述的偏導(dǎo)板設(shè)置在射流盤的回油腔內(nèi),偏導(dǎo)板上部連接銜鐵組件,偏導(dǎo)板下部連接反饋桿,反饋桿的另一端連接滑閥的閥芯,所述的滑閥設(shè)于該伺服閥的油室內(nèi),所述的射流盤設(shè)有成對(duì)的連通回油腔的接收通道和射流通道,所述的接收通道分別連通至滑閥兩側(cè),所述的射流通道連接供油口,由油源供油,所述的偏導(dǎo)板設(shè)有與接收通道相對(duì)應(yīng)的凹槽,所述的力矩馬達(dá)輸入非零信號(hào)后,銜鐵組件對(duì)偏導(dǎo)板產(chǎn)生力的作用,偏導(dǎo)板偏離中間位置,射流通道的入射油液經(jīng)偏導(dǎo)板凹槽反射進(jìn)入接收通道,再進(jìn)入滑閥兩端,油液左右不對(duì)稱產(chǎn)生壓差,驅(qū)動(dòng)滑閥閥芯運(yùn)動(dòng),滑閥偏離中間位置輸出相應(yīng)流量,同時(shí)閥芯的位移帶動(dòng)反饋桿,反饋到力矩馬達(dá),實(shí)現(xiàn)輸出流量的伺服控制。
進(jìn)一步地,所述的接收通道設(shè)有四個(gè),所述的射流通道設(shè)有兩個(gè),所述的接收通道與射流通道截面呈“米”字形,所述的射流通道位于接收通道之間。
進(jìn)一步地,所述的凹槽為前后對(duì)稱的ω形凹槽,所述的ω形凹槽與接收通道和射流通道的端口相對(duì)應(yīng)。
進(jìn)一步地,所述的ω形凹槽的中間為分油界面,所述的偏導(dǎo)板處于中間位置時(shí),分油界面與射流通道的端口對(duì)正。
進(jìn)一步地,所述的射流盤為扁平圓柱形,射流盤兩端分別設(shè)有上端蓋和下端蓋,所述的回油腔設(shè)置在射流盤的中間,所述的回油腔截面呈圓角矩形。
進(jìn)一步地,所述的偏導(dǎo)板為扁平的長(zhǎng)塊狀,偏導(dǎo)板的截面呈圓角矩形。
進(jìn)一步地,所述的伺服閥設(shè)有連通油室的回油口和負(fù)載口,所述的負(fù)載口設(shè)有兩個(gè),連通后續(xù)執(zhí)行元件。
進(jìn)一步地,所述的偏導(dǎo)板與銜鐵組件之間通過(guò)桿件連接,桿件外套設(shè)彈簧管。
進(jìn)一步地,所述的射流通道與偏導(dǎo)板的前后平面垂直,所述的接收通道與射流通道的夾角為30-60度。
進(jìn)一步地,所述的ω形凹槽為兩個(gè)并排的半圓柱形凹槽,凹槽半徑大于接收口寬度,以減少工作過(guò)程中的內(nèi)泄漏,為便于加工,ω形凹槽上下貫穿偏導(dǎo)板。
本發(fā)明的原理為:偏導(dǎo)板將微弱的電信號(hào)放大為液壓信號(hào),滑閥將液壓信號(hào)放大輸入到后續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu),反饋桿將滑閥的位移產(chǎn)生的機(jī)械力反饋到力矩馬達(dá)的銜鐵組件上。在無(wú)信號(hào)時(shí)偏導(dǎo)板保持在中位,其上的ω形凹槽正對(duì)射流通道的噴嘴出口,噴嘴噴出的射流均等的進(jìn)入四個(gè)接收通道,射流動(dòng)能在接收口內(nèi)轉(zhuǎn)化為壓力勢(shì)能,使滑閥兩端的壓力相等,滑閥處于中位,電液伺服閥無(wú)流量輸出;當(dāng)偏導(dǎo)板在信號(hào)電流作用下偏離中間位置時(shí),其ω形凹槽使射流偏轉(zhuǎn),使射入接收通道一側(cè)的油液比另一側(cè)多,從而使滑閥兩端壓力不等,滑閥兩端的壓差控制閥芯運(yùn)動(dòng),滑閥偏離中間位置而輸出流量。閥芯位移帶動(dòng)反饋桿產(chǎn)生變形,以力矩的形式反饋到力矩馬達(dá)的銜鐵上,與銜鐵產(chǎn)生的電磁力矩相平衡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明將傳統(tǒng)開有V形通道的偏導(dǎo)板替換為對(duì)稱分布的ω形凹槽的偏導(dǎo)板;將傳統(tǒng)射流通道和接收通道分布于兩側(cè)的人體形射流盤替換為射流通道和接收通道對(duì)稱分布于同側(cè)的米字形射流盤,具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、對(duì)稱布置的射流通道和接收通道,使偏導(dǎo)板射流伺服閥流量增益提高,因此用于推動(dòng)滑閥閥芯的流量增多,有利于提高滑閥動(dòng)作的響應(yīng)快速性;
2、當(dāng)射流通道壓力變化時(shí),傳統(tǒng)的單側(cè)射流偏導(dǎo)板承受的液壓沖擊力發(fā)生變化,V形窗口與射流通道之間的間隙也相應(yīng)變化,會(huì)導(dǎo)致流量恢復(fù)系數(shù)變化;而對(duì)稱布置的射流通道使得偏導(dǎo)板在沿射流通道軸線方向受力平衡,流量恢復(fù)系數(shù)不隨射流壓力變化而改變,提高流量的穩(wěn)定性;
3、在射流通道壓力變化時(shí),傳統(tǒng)的單側(cè)射流偏導(dǎo)板承受的液壓沖擊力發(fā)生變化,V形窗口與射流通道之間的間隙也相應(yīng)變化,會(huì)導(dǎo)致壓力恢復(fù)系數(shù)變化;而對(duì)稱布置的射流通道使得偏導(dǎo)板在沿射流通道軸線方向受力平衡,壓力恢復(fù)系數(shù)不隨射流壓力變化而改變,提高恢復(fù)壓力的穩(wěn)定性;
4、在偏導(dǎo)板射流伺服閥正常工作時(shí),反饋桿只有沿滑閥軸向的彎曲而不會(huì)因?yàn)槠珜?dǎo)板受射流壓力影響產(chǎn)生沿滑閥徑向的變形,提高反饋桿壽命及可靠性;
5、雙冗余度的射流通道和接收通道使得當(dāng)其中一組射流和接收通道失效時(shí),依然能繼續(xù)工作而不必立刻停機(jī)修復(fù)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明伺服閥的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是現(xiàn)有伺服閥射流盤與偏導(dǎo)板的截面示意圖;
圖3是現(xiàn)有伺服閥射流盤上端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是現(xiàn)有伺服閥射流盤下端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是現(xiàn)有伺服閥偏導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是本發(fā)明伺服閥射流盤與偏導(dǎo)板的截面示意圖;
圖7是本發(fā)明伺服閥射流盤上端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8是本發(fā)明伺服閥射流盤下端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9是本發(fā)明伺服閥偏導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10是本發(fā)明伺服閥反饋桿與滑閥及偏導(dǎo)板的連接示意圖;
圖11是本發(fā)明伺服閥射流時(shí)偏導(dǎo)板的受力示意圖;
圖12是本發(fā)明伺服閥射流流場(chǎng)示意圖;
圖13是本發(fā)明的射流通道和接收通道局部放大圖;
圖14是本發(fā)明伺服閥負(fù)載流量QL隨偏導(dǎo)板位移的關(guān)系曲線圖;
圖15是不同射流壓力下的對(duì)稱布置射流口和單個(gè)射流口的流量恢復(fù)系數(shù)Kqr及壓力恢復(fù)系數(shù)Kpr隨偏導(dǎo)板位移的變化曲線圖;
圖中:1-力矩馬達(dá);2-銜鐵組件;3-偏導(dǎo)板;4-反饋桿;5-射流盤;6-滑閥;7-負(fù)載口;8-供油口;9-回油口;10-現(xiàn)有偏導(dǎo)板;11-V形窗口;12-現(xiàn)有射流盤;13-回油腔;14-現(xiàn)有射流盤上端蓋;15-現(xiàn)有射流盤下端蓋;16-接收通道;17-射流通道;18-上端蓋;19-下端蓋;20-分油界面;21-凹槽。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種雙冗余反彈射流偏導(dǎo)板伺服閥,如圖1,包括力矩馬達(dá)1、射流盤5、偏導(dǎo)板3、反饋桿4和滑閥6,力矩馬達(dá)1設(shè)有銜鐵組件2,射流盤5設(shè)有回油腔13,偏導(dǎo)板3設(shè)置在射流盤5的回油腔13內(nèi),如圖6-10,射流盤5為扁平圓柱形,射流盤5兩端分別設(shè)有上端蓋18和下端蓋19,回油腔13設(shè)置在射流盤5的中間,回油腔13截面呈圓角矩形,偏導(dǎo)板3為扁平的長(zhǎng)塊狀,偏導(dǎo)板3的截面呈圓角矩形,偏導(dǎo)板3設(shè)有與接收通道16及射流通道17相對(duì)應(yīng)的凹槽21,伺服閥設(shè)有回油口9和兩負(fù)載口7。偏導(dǎo)板3上部連接銜鐵組件2,偏導(dǎo)板3下部連接反饋桿4,反饋桿4的另一端連接滑閥6的閥芯,滑閥6設(shè)于該伺服閥的油室內(nèi),射流盤5設(shè)有成對(duì)的連通回油腔13的接收通道16和射流通道17,接收通道16分別連通至滑閥6兩側(cè),射流通道17連接供油口8,由油源供油。
本實(shí)施例,接收通道16設(shè)有四個(gè),射流通道17設(shè)有兩個(gè),接收通道16與射流通道17截面呈“米”字形,射流通道17位于接收通道16之間,凹槽21為前后對(duì)稱的ω形凹槽,ω形凹槽與接收通道16和射流通道17的端口相對(duì)應(yīng),ω形凹槽的中間為分油界面20,偏導(dǎo)板3處于中間位置時(shí),分油界面20與射流通道17的端口對(duì)正,偏導(dǎo)板3與銜鐵組件2之間通過(guò)桿件連接,桿件外套設(shè)彈簧管。射流通道17與偏導(dǎo)板3前后平面垂直,接收通道16與射流通道17夾角在30-60度,本實(shí)施例為30度,ω形凹槽為兩個(gè)并排的半圓柱形凹槽,其半徑略大于接收口寬度,ω形凹槽上下貫穿偏導(dǎo)板。
本伺服閥的工作原理為通過(guò)偏導(dǎo)板將微弱的電信號(hào)放大為液壓信號(hào),滑閥將液壓信號(hào)放大輸入到后續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu),反饋桿將滑閥的位移產(chǎn)生的機(jī)械力反饋到力矩馬達(dá)的銜鐵組件上。當(dāng)力矩馬達(dá)1輸入非零信號(hào)后,銜鐵組件2對(duì)偏導(dǎo)板3產(chǎn)生力的作用,偏導(dǎo)板3偏離中間位置,射流通道17的入射油液經(jīng)偏導(dǎo)板凹槽21反射進(jìn)入接收通道16,油液左右不對(duì)稱產(chǎn)生壓差,驅(qū)動(dòng)滑閥閥芯運(yùn)動(dòng),滑閥6偏離中間位置輸出相應(yīng)流量,同時(shí)閥芯的位移帶動(dòng)反饋桿4,反饋到力矩馬達(dá)1,實(shí)現(xiàn)輸出流量的伺服控制,如圖10,偏導(dǎo)板與銜鐵組件和反饋桿之間采用焊接的方式連接。
現(xiàn)有射流盤12采用射流口與接收通道分布于現(xiàn)有偏導(dǎo)板10兩側(cè)的結(jié)構(gòu)形式,如圖2-4,射流盤12上下端設(shè)有射流盤上端蓋14和射流盤下端蓋15,僅有一個(gè)射流口工作;與之相配的開有V形窗口11的偏導(dǎo)板在射流壓力變化時(shí)與射流口之間的間隙將會(huì)產(chǎn)生變化,如圖5。本發(fā)明將傳統(tǒng)開有V形通道的偏導(dǎo)板替換為對(duì)稱分布的ω形凹槽的偏導(dǎo)板;將傳統(tǒng)射流通道和接收通道分布于兩側(cè)的人體形射流盤替換為射流通道和接收通道對(duì)稱分布于同側(cè)的米字形射流盤,具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)稱布置的射流通道和接收通道,使偏導(dǎo)板射流伺服閥流量增益提高,用于推動(dòng)滑閥閥芯的流量增多,有利于提高滑閥動(dòng)作的響應(yīng)快速性;對(duì)稱布置的射流通道使得偏導(dǎo)板在沿射流通道軸線方向受力平衡,流量恢復(fù)系數(shù)不隨射流壓力變化而改變,提高流量的穩(wěn)定性;對(duì)稱布置的射流通道使得偏導(dǎo)板在沿射流通道軸線方向受力平衡,壓力恢復(fù)系數(shù)不隨射流壓力變化而改變,提高恢復(fù)壓力的穩(wěn)定性;在偏導(dǎo)板射流伺服閥正常工作時(shí),反饋桿只有沿滑閥軸向的彎曲而不會(huì)因?yàn)槠珜?dǎo)板受射流壓力影響產(chǎn)生沿滑閥徑向的變形,提高反饋桿壽命及可靠性;當(dāng)其中一組射流和接收通道失效時(shí),依然能繼續(xù)工作而不必立刻停機(jī)修復(fù)。
具體分析如下:
圖11是偏導(dǎo)板的受力示意圖,偏導(dǎo)板與上下桿件焊接,下端反饋桿固定在滑閥中心,上端桿件套在彈簧管中,等效為兩端支承的簡(jiǎn)支梁模型。單個(gè)噴嘴工作時(shí),偏導(dǎo)板位于中位時(shí),對(duì)其進(jìn)行受力分析,假設(shè)射流壓力作用在偏導(dǎo)板上的面積為A,則由射流引起的作用力為F=pA,偏導(dǎo)板所在桿件在集中力F及兩支點(diǎn)反作用力下產(chǎn)生的撓度y可由下式計(jì)算:
其中,E為偏導(dǎo)板所在桿件的等效彈性模量;I為偏導(dǎo)板所在桿件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;a為偏導(dǎo)板中心距彈簧管中心的距離,b為偏導(dǎo)板中心距反饋桿球心的距離,p為壓力。
因此有噴嘴與偏導(dǎo)板之間的間隙L為:
式中,δ為噴嘴與偏導(dǎo)板之間的初始間隙,由此可以看出,射流壓力的變化會(huì)引起噴嘴與偏導(dǎo)板之間的間隙變化。
圖12是本發(fā)明的射流流場(chǎng)示意圖,對(duì)于從噴嘴中射出的流體而言,在射出的流場(chǎng)中包括等速核心區(qū)和剪切層兩部分,在與噴嘴相距不同距離L的截面處流體速度不同,噴嘴射出的流體到達(dá)偏導(dǎo)板ω形凹槽處的速度可以表示為v=f(L)。
圖13是本發(fā)明的射流和接收口局部放大圖,當(dāng)偏導(dǎo)板位于中位時(shí),假設(shè)經(jīng)射流口射流流出的油液被偏導(dǎo)板截面反射進(jìn)入左右接收通道時(shí)流量損失系數(shù)為ζq,僅與接收口及偏導(dǎo)板凹形槽結(jié)構(gòu)有關(guān),則單側(cè)接收通道的恢復(fù)流量Qr與到達(dá)偏導(dǎo)
板截面中心一側(cè)處流量Qs’可以由下式計(jì)算:
Qr=ζq·Qs’,
假設(shè)油液噴射在偏導(dǎo)板中心一側(cè)的面積為A,則到達(dá)偏導(dǎo)板中心一側(cè)的流量:
Qs’=∫AvdA,
因此,單側(cè)接收通道的恢復(fù)流量為:
Qr=ζq·Qs'=ζq·∫AvdA=ζq·∫Af(L)dA,
流量恢復(fù)系數(shù):
其中,流量恢復(fù)系數(shù)與噴嘴和偏導(dǎo)板間的間隙L有關(guān),當(dāng)采用對(duì)稱布置的噴嘴時(shí),偏導(dǎo)板受力平衡,噴嘴與偏導(dǎo)板之間的間隙不隨射流壓力的變化而改變,則流量恢復(fù)系數(shù)不變,這種情況使得用于推動(dòng)滑閥閥芯動(dòng)作的油液流量更加穩(wěn)定。
取射流板回油腔內(nèi)某截面①,則滿足p=pe,pe為回油環(huán)境壓力,此時(shí)的速度:
v'=ζ'v=ζ'·f(L),
其中ζ'為油液從偏導(dǎo)板面到截面①處的速度損失;取接收通道內(nèi)某截面②,滿足v=0,此時(shí)的壓力為接收通道內(nèi)流體的恢復(fù)壓力pr;則從面①到面②的流體應(yīng)用伯努利方程可得:
其中,h1、h2表示噴嘴面和接收面相對(duì)于某一水準(zhǔn)面的高度;a1為動(dòng)能修正系數(shù),過(guò)流斷面上流速均勻的情況下取1;ρ為油液密度;g為重力加速度。在這里忽略重力勢(shì)能h1、h2,則恢復(fù)壓力可以表示為:
壓力恢復(fù)系數(shù):
壓力恢復(fù)系數(shù)與噴嘴和偏導(dǎo)板間的間隙L有關(guān),當(dāng)采用對(duì)稱布置的噴嘴時(shí),偏導(dǎo)板受力平衡,偏導(dǎo)板與射流口之間的間隙不變,則恢復(fù)壓力系數(shù)Kpr不變,這種情況使得用于推動(dòng)滑閥閥芯動(dòng)作的油液壓力更加穩(wěn)定。
圖14是本發(fā)明的負(fù)載流量QL隨偏導(dǎo)板位移的關(guān)系曲線圖,圖中QL表示負(fù)載流量,X/Xmax表示偏導(dǎo)板位移與最大位移的比值。當(dāng)偏導(dǎo)板的ω形凹槽中心正對(duì)射流口中心時(shí),射流流量均等的進(jìn)入左右接受通道,閥芯不動(dòng)作,偏導(dǎo)板伺服閥輸出流量為0;取偏導(dǎo)板向右運(yùn)動(dòng)為正方向,當(dāng)偏導(dǎo)板右移時(shí),進(jìn)入左側(cè)接收通道的流量大于進(jìn)入右側(cè)接收通道的流量,表現(xiàn)為閥芯右移,取此時(shí)偏導(dǎo)板的輸出流量為正值;反之,當(dāng)偏導(dǎo)板左移時(shí),輸出流量為負(fù)。對(duì)于對(duì)稱布置的噴嘴和接收通道,流量增益:
為單個(gè)噴嘴時(shí)的2倍,大致呈現(xiàn)為圖示曲線的關(guān)系,其中,q為單個(gè)接收通道接收的流量,xv為偏導(dǎo)板移動(dòng)的位移量,當(dāng)流量增益提高時(shí),有利于提高滑閥運(yùn)動(dòng)的快速性。
圖15是本發(fā)明的不同射流壓力下的對(duì)稱布置射流口和單個(gè)射流口的流量恢復(fù)系數(shù)Kqr及壓力恢復(fù)系數(shù)Kpr隨偏導(dǎo)板位移的變化曲線圖,X/Xmax表示偏導(dǎo)板位移與最大位移的比值,Kpr表示壓力恢復(fù)系數(shù),等于恢復(fù)壓力(接收口接收到的壓力)與供油壓力的比值,Kqr表示流量恢復(fù)系數(shù),等于恢復(fù)流量(接收口接收到的流量)與供油流量的比值,圖中點(diǎn)畫線、虛線和實(shí)線分別表示三種不同射流壓力下的曲線。對(duì)于傳統(tǒng)的單個(gè)射流口,隨著射流壓力p的增大,偏導(dǎo)板與射流口間的間隙L增大,從而導(dǎo)致流量恢復(fù)系數(shù)Kqr及壓力恢復(fù)系數(shù)Kpr減??;而對(duì)于對(duì)稱布置的射流和接收口,由于偏導(dǎo)板在射流軸線方向受力平衡,偏導(dǎo)板與射流口間的間隙L不隨射流壓力p變化,因此由圖13中所述的計(jì)算表達(dá)式可知,其流量恢復(fù)系數(shù)Kqr不變,其壓力恢復(fù)系數(shù)Kpr由于環(huán)境壓力pe的存在有稍許變化,當(dāng)pe=0時(shí)Kpr也不變。
上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改,并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此,本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示,對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。