液压集成块典型孔道结构压力损失分析

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液压系统中的能量损失主要表现为压力损失。系统的压力损失包括沿程压力损失和局部压力损失：当流体在集成块内部通过时，由于流体 自身有-定的粘度，流体-定会和管道发生摩擦，流体自身要克服摩擦运动，这样就产生了沿程压力损失；当孔道截面突然发生变化、流体的速度和方向突然改变，例如流体流经阀口、弯管、通流截面变化等急剧变化的局部区域，由于液流方向和速度均发生剧烈变化，形成漩涡，使流体的质点之间相互剧烈撞击，从而产生局部压力损失。沿程压力损失和局部压力损失相比，远远小于局部压力损失，因此液压系统集成块中复杂孔道的局部压力损失也是液压系统主要损失的-部分。

1 局部压力损失理论分析局部压力损失是液压系统损失的主要原因，在液压集成块的结构网络中，其产生的局部压力损失也是压力损失的-部分。当流体在孔道中经过遇到障碍时，液流可能产生涡流和液流的变形，从而引起液流的方向和大小的变化，产生局部压力损失。局部压力损失的公式为：p 扣 (1)式中， -- 局部阻力系数，它的取值与局部障碍形状及雷诺数有关P-- 管道内液体密度，kg/m- - 管道内的平均流速，m/s局部阻力系数 和雷诺系数 有关，集成块内部的孔道结构比较复杂，局部的扰动对液流的影响很大，内部孔道中的流体为液压油，使得在雷诺数很小的情况下，流道内的液流状态呈现出紊流状态。在-个孔道结构中，边界条件相同的情况下，结构的局部阻力系数和雷诺系数是相同的，从公式(1)中可知，孑L道中的流速越大，局部压力损失就越大，集成块的局部压力损失与流速成正比，要求设计者在结构允许的情况下，尽量控制流速不要过大。

2 典型孔道结构局部压力损失分析在集成式液压系统中，液压集成块成为液压系统中关键的零件，集成块中的孔道与其液压元件中的孔道相连通，构成-定的回路，实现液压系统连接要求，如图 1所示。集成块上面要安装多个液压元件，将导收稿 日期：2012-1l-28基金项目：辽宁侍育厅资助项目(010246)作者简介：李强 (1987-)，男，河南南阳人，硕士研究生，主要从事液压技术方面的研究工作。

液压与气动 2013年第6期表 5 Z”形结构不同孔道参数对压力损失的影响L1/D1 入 口速度/m·s 出口压力/MPa D1/cm Ll/cm L2/cm 压力损失/MPa 最大速度/m·s2：l 10 0.5 20 40 60 0.208 20.O63：1 10 0.5 20 60 60 0.207 19.244：1 10 0.5 20 80 60 0.193 17.165：1 10 O.5 20 lO0o 60 0.192 l7.15道后，液流发生剧烈的变化，速度转向并且急剧增加，液流出现分离和脱流，在分离区产生漩涡，并在过渡孔道内成圆弧状过渡。随着过渡区域的逐渐增长，孔道的流速逐渐减小，繁乱的流束逐渐地扩散、附壁，趋于平稳，液流在第二个直角转弯处产生的二次漩涡的尺寸也在逐渐减小，造成的能量损失也在减校管路中漩涡是产生能量损失的主要原因，而漩涡的大小与流体的速度有关，液流的速度越大漩涡能量也就越大，漩涡内部旋转也越快，消耗管路的能量也在加大。通过以上分析可知，选择合适的过渡孔道，可以减少管路能量损失。因此在集成块z”形孔道设计时，在满足安装的位置情况下，尽量选择合适的过渡孔道距离，以改善流道内部的流动状态，减少局部压力损失，提高液压系统的效率。

b1 4：1c1 5：1图 11 Z”形结构过渡孔道不同长径比的速度矢量图2.3 T”形孔道1)建立T”形孔道模型集成块内部广泛存在的T”形孔道，比如进油孔道的分流和回油孔道的合流，由于结构的不同，进油分流和回油合流的结构组合不尽相同，本文对典型的90。等直径孔道进行分析，如图 12、图 13所示，箭头表示液体流动方向，结构参数如表 6和表 7所示。

2)T”形孔道仿真结果分析液流同向合流时，液流在合流孔道中出现冲击，流Dl- -Jf-1 - - l l图 12 T”形结构合流示意图D1I-I - t - ll l图13 T”形结构分流示意图表6 T”形结构边合流界条件和结构参数进孔速度 出口压力 D1 L1 L25 m/s O MPa 20 cm 70 em 140 cm表7 T”形结构分流边界条件和结构参数进孔速度 出口压力 D1 L1 L25 rn/s 5 MPa 20 cm 70 ClTI 140 cm速、流向发生剧烈变化，合流后在管路的两侧分别生成了两个漩涡，压力发生急剧变化，在交汇孔道底部形成真空区，液流几乎不再流动，如图 14和图 l5所示。分流时液流首先在分流孔道底部形成-个高压区，在高压区处液流开始分流，在分流孔道的内侧，形成-个低压区，液流流速较慢，如图 16和图 l7所示。经分析可知，T形管路合流时的主要损失为两支不同流动状态液流流束的混合冲击损失和转向损失组成；分流时主要损失为液流在分流处突然扩散时液流流束的压力冲上 图l4 T”形结构合流压力云图48 液压与气动 2013年第6期DOI：10.11832/j.issn.1000-4858.2013.06.010用于自动变速器换挡控制的比例方向阀研究张 鑫，李苏铭，权 龙，李国琳Study on Proportional Direction Valve in Automaticnsmission S Control1 ra 1SS10 1ltt 1ZHANG Xin，LI Su-ruing，QUAN Long，LI Guo-lin(太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024)摘 要：该文提出-种位移-电反馈直控式电液比例方向阀，该阀是由单比例电磁铁直接控制的滑阀式方向阀，通过位移传感器和控制器构成的闭环电反镭制以满足控制精度要求。基于SimulationX的平台上建立了比例方向阀的-维模型，同时基于PRO/E建立阀的CAD模型。通过在 SimulationX中建立的多体动力学模型，将比例方向阀的-维液压模型和三维多体动力学模型进行联合仿真分析研究，得到相关数据，为换挡控制的液压设计提供了参考。

关键词：换挡控制；比例方向阀；SimulationX仿真中图分类号：TH137.52 3 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)06-0048-03引言液压控制系统是 自动变速器的核心部分，可分为液控液压式和电控液压式两种类型，主要由动力源、执行机构、控制机构三部分组成。动力源是液压泵，执行机构包括离合器和制动器，控制机构主要包括主油路调压装置、换挡信号装置、换掸组、缓冲安全装置及液力变矩器控制装置等。

自动变速控制实现是通过换掸组对自动变速器中离合器接合的控制来实现的。目前对离合器接合的控制方式主要有三种，分别是：采用液压缓冲阀控制，采用电磁开关阀控制和采用电液比例阀控制。由于直接采用电液比例阀控制，不仅可以避免由于前两种控制方式的阀都存在结构尺寸大、接合特性不易调节的问题，同时又由于电液比例阀操作方便，控制精度高，可实现电气化控制，已成为当代工程机械控制的发展方向。

国外-些公司也开发了对变速器各结合元件进行收稿Et期：2012-12-21基金项目：国家 自然科学基金项 目(51175362)作者简介：张鑫(1986-)，男，山西长治人，硕士，主要研究方向为机电液-体化。

直角转向结构后的流场分布，而且孔道内的沿程压力损失也不同。z”形孔道的过渡距离影响系统损失的大小，液流在弯道中二次形成涡流加大系统的内阻，在系统中尽量加大过渡孔道的距离，稳定液流在过渡孑L道的流动状态，减小二次涡流的压力损失。T”形孔道中采扔长汇合孔道的长度，改变孔道内的压力分布，缓解流束的流动状态，减少液压系统的压力损失。