技術(shù)特征：

1.一種用于液壓閥的減振裝置，其特征在于：由縱向減振橡膠套，卡套，支撐件和徑向減振橡膠套組成，卡套表面開(kāi)有通孔，與基座相連，卡套開(kāi)有兩處凹槽，一處位于卡套中間部位，用于安裝徑向減振橡膠套，另一處凹槽開(kāi)在卡套表面，與支撐件配合，支撐件上開(kāi)有螺紋孔，與液壓閥配套閥塊的螺栓相連，螺栓上套有縱向減振橡膠套。

2.如權(quán)利要求1所述的用于液壓閥的減振裝置，其特征在于：減振裝置的安裝數(shù)目與液壓閥配套閥塊的連接孔數(shù)量相同。

3.如權(quán)利要求1所述的用于液壓閥的減振裝置，其特征在于：所述的支撐件端部設(shè)計(jì)成環(huán)狀凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，環(huán)狀凸臺(tái)與卡套表面的凹槽采取間隙配合，以保證液壓閥組件在振動(dòng)中不會(huì)滑脫；同時(shí)環(huán)狀凸臺(tái)上表面及底面保證較好的光潔度，凸臺(tái)的側(cè)面、上表面與卡套相應(yīng)配合的內(nèi)表面應(yīng)留有間隙，以保證液壓閥在受到徑向振動(dòng)時(shí)，基座的振動(dòng)經(jīng)橡膠減振作用后再傳遞到液壓閥組件，同時(shí)保證支撐件不被卡死。

4.如權(quán)利要求1所述的用于液壓閥的減振裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于減振橡膠套的設(shè)計(jì)包括以下步驟：

(1)建立液壓閥在振動(dòng)下的動(dòng)力學(xué)方程，以先導(dǎo)式溢流閥為研究對(duì)象，振動(dòng)下先導(dǎo)式溢流閥的調(diào)定壓力會(huì)發(fā)生波動(dòng)，其會(huì)對(duì)閥體壓力特性產(chǎn)生影響的振動(dòng)類(lèi)型主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是平行于主閥閥芯運(yùn)動(dòng)方向的縱向振動(dòng)，另一類(lèi)平行于先導(dǎo)閥閥芯運(yùn)動(dòng)方向的橫向振動(dòng)；

主閥閥芯受力平衡方程為：

$p_1{A}_1-p_2{A}_2+m_{1}F\left(t\right)=m_1\frac{d^{2}y}{{\mathrm{dt}}^2}+{\mathrm{ff}}_1+K_1(y+y_0)+F_{s1}.---\left(1\right)$

式中：p₁為主閥入口壓力，p₂為主閥上腔壓力，A₁為主閥下腔有效面積，A₂為主閥上腔有效面積，y為主閥閥芯相對(duì)于基座的縱向位移，y₀為主閥彈簧預(yù)壓縮量，K₁為主閥彈簧剛度，m₁為主閥閥芯質(zhì)量，F(xiàn)(t)為縱向振動(dòng)加速度，當(dāng)振動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，F(xiàn)(t)＝4f²π²Asin(2πft)，A為振動(dòng)幅值，f為振動(dòng)頻率；當(dāng)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，F(xiàn)(t)的加速度功率譜密度為S₁；

ff₁為主閥閥芯所受摩擦力，計(jì)算公式為：

ff₁＝sgn(v₁)(F_c1-(F_t1-F_c1).exp(-α₁|v₁|)+B₁v₁. (2)

式中：v₁為主閥閥芯速度，F(xiàn)_c1為主閥閥芯所受庫(kù)倫摩擦力，F(xiàn)_t1為主閥閥芯所受靜摩擦力，α₁為主閥閥芯速度模型系數(shù)；B₁為主閥閥芯的黏性摩擦系數(shù)；

式(1)中F_s1為主閥閥芯所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，由下式確定：

F_s1＝C_dC_vπD₁ysin(2α)p₁. (3)

式中：C_d為流量系數(shù)；C_v為速度系數(shù)；D₁為主閥閥口直徑，α為主閥閥芯半錐角；

通過(guò)主閥閥口的流量Q₁由下式計(jì)算：

$Q_1=C_d{\mathrm{\πD}}_{1}sin\left(\mathrm{\α}\right)y\sqrt{2p_1/\mathrm{\ρ}}.---\left(4\right)$

式中：ρ為油液密度；

通過(guò)主閥阻尼孔流量q₁由下式計(jì)算：

$q_1=\frac{{{\mathrm{\πd}}_1}^4}{128{\mathrm{\μl}}_1}(p_1-p_2).---\left(5\right)$

式中：d₁為主閥阻尼孔直徑，l₁為主閥阻尼孔長(zhǎng)度，μ為油液動(dòng)力粘度，p₂為先導(dǎo)閥前腔壓力。

通過(guò)先導(dǎo)閥阻尼孔流量q₂由下式計(jì)算：

$q_2=\frac{{{\mathrm{\πd}}_2}^4}{128{\mathrm{\μl}}_2}(p_2-p_3).---\left(6\right)$

式中：d₂為先導(dǎo)閥阻尼孔直徑，l₂為先導(dǎo)閥阻尼孔長(zhǎng)度，p₂為先導(dǎo)閥前腔壓力；

主閥前腔流量連續(xù)方程為

$Q_0=Q_1+q_1+\frac{V_1}{E}\frac{{\mathrm{dp}}_1}{dt}+A_1\frac{dy}{dt}.---\left(7\right)$

式中：Q₀為溢流閥入口流量，V₁為主閥前腔容積，E為體積彈性模量；

主閥上腔流量連續(xù)方程為

$q_1=q_2+\frac{V_2}{E}\frac{{\mathrm{dp}}_2}{dt}-A_2\frac{dy}{dt}.---\left(8\right)$

式中：V₂為主閥上腔容積；

先導(dǎo)閥閥芯受力平衡方程為：

$p_3{A}_3+m_{2}H\left(t\right)=m_2\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}+{\mathrm{ff}}_2+K_2(x+x_0)+F_{s2}.---\left(9\right)$

式中：x為先導(dǎo)閥閥芯相對(duì)于基座的橫向位移，p₃為先導(dǎo)式閥前腔壓力，A₃為先導(dǎo)閥閥口面積，m₂為先導(dǎo)閥閥芯質(zhì)量，K₂為先導(dǎo)閥彈簧剛度，x₀為先導(dǎo)閥彈簧預(yù)壓縮量，H(t)為縱向振動(dòng)加速度，當(dāng)振動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，H(t)＝4f²π²Asin(2πft)，A為振動(dòng)幅值，f為振動(dòng)頻率；當(dāng)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，H(t)的加速度功率譜密度為S₂；

ff₂為先導(dǎo)閥閥芯所受摩擦力，其計(jì)算公式為：

ff₂＝sgn(v₂)(F_c2-(F_t2-F_c2).exp(-α₂|v₂|)+B₂v₂. (10)

式中：v₂為先導(dǎo)閥閥芯速度，F(xiàn)_c2為先導(dǎo)閥閥芯所受庫(kù)倫摩擦力，F(xiàn)_t2為先導(dǎo)閥閥芯所受靜摩擦力，α₂為先導(dǎo)閥閥芯的速度模型系數(shù)；B₂為先導(dǎo)閥閥芯的黏性摩擦系數(shù)；

F_s2為先導(dǎo)閥閥芯所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，由下式確定：

F_s2＝C_dC_vπD₂xsin(2β)p₃. (11)

式中：D₂為先導(dǎo)閥閥口直徑，β為先導(dǎo)閥閥芯半錐角；

通過(guò)先導(dǎo)閥閥口的流量Q₂的連續(xù)方程為：

$Q_2=C_d{\mathrm{\πD}}_{2}sin\left(\mathrm{\β}\right)x\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}{p}_3}.---\left(12\right)$

先導(dǎo)閥前腔流量連續(xù)方程為

$q_2=Q_2+\frac{V_3}{E}\frac{{\mathrm{dp}}_3}{dt}+A_3\frac{dx}{dt}.---\left(13\right)$

式中：V₃為先導(dǎo)閥前腔容積；

根據(jù)以上建立先導(dǎo)式溢流閥動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，在Matlab/Simulink軟件中建立相應(yīng)的仿真模型，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 12241-2005的規(guī)定，溢流閥作為安全閥時(shí)，若穩(wěn)態(tài)下調(diào)定壓力偏差超過(guò)調(diào)定壓力的±3％，該先導(dǎo)式溢流閥失效；根據(jù)此性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，繪制先導(dǎo)式溢流閥在不同振動(dòng)參數(shù)下的可靠性區(qū)域，對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)可繪制頻率f與振幅A下的可靠區(qū)域，對(duì)于隨機(jī)振動(dòng)可繪制不同功率譜密度S下的可靠區(qū)域，根據(jù)可靠性區(qū)域可確定不同振動(dòng)下所需的減振率，從而對(duì)橡膠配件尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；

假設(shè)振動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其可靠性區(qū)域繪制方法如下：首先得出溢流閥在無(wú)振動(dòng)下的調(diào)定壓力值p₀，然后設(shè)定不同的振動(dòng)頻率f與振幅A，仿真時(shí)間設(shè)定為t₁，一般取[0.5s,10s]，溢流閥在振動(dòng)下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)其壓力曲線會(huì)發(fā)生波動(dòng)，假設(shè)t₂后溢流閥達(dá)到穩(wěn)態(tài)，一般取[0.05s,0.2s]，記錄[t₂，t₁]時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)值p_i，i＝1,2,3,4...，然后根據(jù)下式確定先導(dǎo)式溢流閥在給定的振動(dòng)頻率f與振幅A下是否發(fā)生失效：

|p_i-p₀|_max≤0.03p₀ (14)

若一組的振動(dòng)的頻率f與振幅A滿(mǎn)足上式，則溢流閥在此振動(dòng)參數(shù)下可正常工作，若不滿(mǎn)足，則先導(dǎo)式溢流閥在該振動(dòng)參數(shù)下失效，從而可以繪制先導(dǎo)式溢流閥在不同的頻率f與振幅A下的可靠性區(qū)域；

(2)根據(jù)液壓閥在振動(dòng)下的可靠性區(qū)域及所需減振效果設(shè)計(jì)橡膠配件，用于徑向與縱向振動(dòng)的減振橡膠配件采用環(huán)狀橡膠；

橡膠楊氏模量與硬度的關(guān)系由下式計(jì)算：

$E_s=\frac{15.75+2.15H_A}{100-H_A}---\left(15\right)$

式中：E_s為減振橡膠套靜態(tài)楊氏模量，H_A為減振橡膠邵氏硬度；

橡膠剪切模量與楊氏模量關(guān)系由下式計(jì)算：

$G_s=\frac{E_s}{2(1+\mathrm{\υ})}---\left(16\right)$

式中：G_s為減振橡膠套靜態(tài)剪切模量，υ為泊松比；

橡膠減振套的固有頻率f_n計(jì)算公式為：

$f_n=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{KN}{M}}---\left(17\right)$

式中：K為減振橡膠套的剛度，M為液壓閥閥塊組件總質(zhì)量,N為減振裝置個(gè)數(shù)；

當(dāng)振動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，減振率由下式計(jì)算:

$T_d=1-T=1-{\[\frac{1+{\left(\mathrm{\η}r\right)}^2}{{(1-r^2)}^2+{\left(\mathrm{\η}r\right)}^2}\]}^{1/2}---\left(18\right)$

式中：T_d為橡膠的減振率，T為振動(dòng)頻率f下的傳輸率,振動(dòng)傳輸率越低，減振率越高，r為振動(dòng)頻率f與固有頻率f_n的比值，η為無(wú)因次損耗因子；

當(dāng)振動(dòng)為隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，減振率由下式計(jì)算:

$T_d==1-\frac{{\∫}_{f_1}^{f_2}(1+\frac{8M.N.{\mathrm{K\π}}^2{f}^2-16M^2{\mathrm{\π}}^4{f}^4}{{(K.N-4{\mathrm{M\π}}^2{f}^2)}^2+4{\mathrm{\π}}^2{f}^2{\mathrm{\η}}^{2}KM.N}).S.df}{{\∫}_{f_1}^{f_2}S.df}---\left(19\right)$

式中：S為橫向或縱向振動(dòng)的加速度功率譜密度，f₁，f₂分別為為隨機(jī)振動(dòng)頻率帶的起始與終止頻率，K為減振橡膠的剛度，M為液壓閥閥塊組件總質(zhì)量,N為減振裝置個(gè)數(shù),本套減振裝置有兩處橡膠剛度，一處為縱向減振橡膠剛度，一處為徑向減振橡膠剛度；

對(duì)于縱向減振橡膠套，其主要承受壓縮作用，垂直剛度由下式計(jì)算：

$k_1=\frac{\mathrm{\π}(r_2^2-r_1^2)1.2(1+1.65{{\mathrm{\θ}}_c}^2)E_{S}d}{h_1}---\left(20\right)$

式中：k₁為縱向減振橡膠套的垂直剛度，d為動(dòng)靜比，Es為橡膠的靜態(tài)楊氏模量，r₁為縱向減振橡膠套的內(nèi)徑，r₂為縱向減振橡膠套的外徑，h₁為縱向減振橡膠套厚度，θ_c為形狀系數(shù)根據(jù)以下公式計(jì)算：

${\mathrm{\θ}}_c=\frac{r_2-r_1}{2h}---\left(21\right)$

對(duì)于徑向減振橡膠套，其主要承受徑向載荷，可等效為橡膠銷(xiāo)套結(jié)構(gòu)，徑向剛度由經(jīng)驗(yàn)公式確定：

$k_2=\frac{3{\mathrm{\πdG}}_s{h}_2}{2}\·\frac{{h_2}^2+6{(R_2-R_1)}^2}{{h_2}^2+3{(R_2+R_1)}^2}{\[\frac{R_2+R_1}{R_2-R_1}\]}^3---\left(22\right)$

式中：k₂為徑向減振橡膠套的徑向剛度，d為動(dòng)靜比，G_S為橡膠的靜態(tài)剪切模量，R₁為徑向減振橡膠套的內(nèi)徑，R₂為徑向減振橡膠套的外徑，h₂為徑向減振橡膠套厚度；

減振裝置的橡膠套的厚度與半徑尺寸的計(jì)算方法為：

若振動(dòng)源為單一頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)源的幅值A(chǔ)與頻率f，結(jié)合液壓閥在振動(dòng)下的可靠性區(qū)域，確定所需的減振率T_d，根據(jù)減振率T_d先確定橡膠套的固有頻率f_n，根據(jù)液壓閥閥塊組件的重量M以及相應(yīng)的橡膠剛度的計(jì)算公式，并結(jié)合安裝空間要求確定環(huán)狀橡膠高度與半徑等尺寸參數(shù)；若振動(dòng)源還包含其他頻率段的振動(dòng)，則還需結(jié)合液壓閥在振動(dòng)下的可靠性區(qū)域，對(duì)橡膠的尺寸參數(shù)進(jìn)行修正；若振動(dòng)源為隨機(jī)振動(dòng)，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)源的頻率帶與加速度功率譜密度，結(jié)合液壓閥在隨機(jī)振動(dòng)下的可靠性區(qū)域確定減振率，然后根據(jù)液壓閥閥塊組件的總重量M以及相應(yīng)的橡膠剛度的計(jì)算公式并結(jié)合安裝空間要求確定環(huán)狀橡膠高度與半徑等尺寸參數(shù)，得到橡膠配件的尺寸參數(shù)后，設(shè)計(jì)相應(yīng)的卡套與支撐件尺寸。