一种多路阀主阀的仿真分析研究

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多路阀集比例方向阀、溢流阀、单向阀、补偿阀于- 体，用于对油流进行多路方向控制，广泛应用于泵车、起重机、挖掘机、装载机等工程机械中。多路阀的主阀-般为比例方向阀，阀芯和阀体相对开度决定了流量的大小，控制执行机构的速度和动作方向，因此主阀的结构直接影响多路阀的操作性能。主阀的阀芯多为非全周开口滑阀，阀芯移动时其阀口节流面位置形状、流束射流角都会发生变化，在此类阀的设计中，流量特性及液动力的设计计算存在较大的近似性和模糊性。本文在等效阀口原理基础上，设计了基于 MAT-LAB/GuI的阀口过流面积通用计算软件，并通过 FLU。

ENT仿真研究主阀的流场特性，分析计算流量系数和稳态液动力，对主阀的优化设计具有重要意义。

1 阀芯节流槽过流面积计算由于 U形槽加工工艺易实现，工程实际中节流槽多采用 u形及其组合。某-多路阀主阀芯的节流槽采用两级 u形和单级 U形的组合，对称分布各2个，其阀口的过流面通过两种节流槽阀口面积叠加来确定。

A2×Au2×Auu (1)式中：A为总的过流面积；A ，为单级u形槽的过流面积； 叭，为两级 U槽的过流面积。

1.1 单级 U形槽的过流面积计算u形槽为等截面型节流槽，截面形状为矩形∩通过多个压降集中面串并联等效计算过流面积。

节流槽作用段，阀口过流面积原则参见文献[1]，总的过流面积为如图1示的A。、B。的串联等效面积。

图1 U形槽结构简图(2)√以1 1正开口阶段，阀El过流面积为如图2所示的 A 、B。、A 、B 的等效面积。

图2 全周开口段阀芯上表面和侧面示意图㈩ A 为 L 。时A。、B 串联的等效面积。

收稿 日期：2012-08-27作者简介：杨耀祥(1987-)，男，湖南常德人，硕士，主要从事液压技术方面的科研工作。

嚣-11O0 液压与气动 2013年第2期Au 0(2)当阀芯位移 。< ≤R 。

2RsarctanBl 0.5R 、匝 (5)(6)- v/2Rux l - 1(D -R 0.5/ l -2 1) (7)(3)当阀芯位移 R 。< ≤L PC。

A1 Rxo2rctan 2R ( 1～ )arctan 二 11-u (8)√R -尺B1 0.5Rs2arctan -√尺 -R2 (D -R。0.5/R -R ) (9)(4)当阀芯位移 >L 。，正开口段A22，rR ( 1- ) (10)B： 。 -(R - )。] (11)式中：X。为油封长度； 为节流槽半径；D 为节流槽深度；L 为节流槽长度；R 为阀芯半径 ； 为阀芯凸肩高度；Ⅳ为节流槽个数。

1.2 两级 U形槽的过流面积计算对于两级 U形槽，流体流经阀口时，压降集中面更多，如图3所示。联等效阀15I过流面积，计算原则如式(12)～(15)所示。

(12)(13)AUU：A B(14)√( u1 2) 2(4)当阀芯位移 >L 。

(AuulA3)B3 ，/(A 十A3) B3式中： 为第-节u槽长度； 为第二节u槽长度；为第-节 U槽的最大作用面积；4Ⅲ ，为节流槽作用段的最大过流面积； 为等效过流面积。

2 计算软件设计非全周开口的滑阀，无论采用何种形式的节流槽 ，其过流面积曲线均由3段组成，即零过流面积段、节流槽作用段和正开口段。研究各节流口过流面积的匹配关系则变成研究各条面积曲线的匹配关系。应用上述计算方法 (其他类型节流槽 的计算公式本文暂不给出，可