一種異型孔定壓活門設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于航空、船舶等領(lǐng)域?qū)刂凭纫蟾叩漠a(chǎn)品中定壓活口的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有通用航空調(diào)節(jié)器類產(chǎn)品中多用定壓活口為伺服控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定油壓。如圖 1所示，定壓活口由活口5、活口襯套6、彈黃4、彈黃座1、活口蓋3、調(diào)整墊片7、上座2組成，定 壓活口感受定壓油和低壓回油的壓力差，與定壓活口的彈黃4力平衡。當(dāng)累后高壓油壓力變 化或定壓油消耗發(fā)生變化導(dǎo)致上述平衡被破壞時(shí)，活口 5移動(dòng)，開大或關(guān)小累后高壓油至定 壓油的節(jié)流窗口，改變定壓壓力，直至活口5重新平衡。工程應(yīng)用中，常出現(xiàn)因定壓活口襯套 6定壓活口的襯套型孔設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致定壓差變化范圍大，從而造成產(chǎn)品控制精度低的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的：根據(jù)累后高壓油壓力及定壓油消耗量設(shè)計(jì)定壓活口襯套6定壓活 口的襯套型孔的形狀，使得累后高壓油升高及定壓油消耗增加時(shí)依然能夠維持定壓壓力穩(wěn) 定，為產(chǎn)品提供穩(wěn)定的壓力油源。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0005] -種異型孔定壓活口設(shè)計(jì)方法，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0006] 步驟 1:
[0007] 首先定壓活口的定義坐標(biāo)系，其中原點(diǎn)為初裝時(shí)彈黃4與彈黃座1接觸面與活口5 軸線的交點(diǎn)；設(shè)定壓壓力要求為Pc = Pco±m(xù)Pc〇MPa，其中，0<m< 0.1;式中Pc為實(shí)際定壓壓 力，Pgo為設(shè)定定壓壓力，m為系數(shù)，所述異型孔為襯套型孔；
[0008] 由定壓活口的工作原理知定壓活口感受低壓油壓力、彈黃4力及定壓壓力，高壓油 經(jīng)過襯套型孔轉(zhuǎn)換為定壓油；彈黃4預(yù)緊力為Fo，初裝時(shí)定壓活口的襯套型孔開度為最大， 當(dāng)定壓壓力升高到克服彈黃4的預(yù)緊力和低壓油作用在活口 5上的合力時(shí)，彈黃4開始移動(dòng)； 設(shè)定壓壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)活口 5移動(dòng)的距離為a,假設(shè)此時(shí)定壓壓力達(dá)到上限值Pco+ mPc〇MPa，W活口5為研究對(duì)象，活口5受力情況如公式①所示：
[0009] -(P 廣 P〇)A+F〇+Kx = 0 ①
[0010] 式中，Pc-實(shí)際定壓壓力；Po-低壓油壓力;A-活口 5截面積;Fo-彈黃4預(yù)壓力； K-彈黃4剛度;X-活口 5相對(duì)于初始裝配的位移；
[00川該過程襯套型孔為矩形孔，定壓壓力達(dá)到Pa)+mP0)M化，定壓活口移動(dòng)的行程為曰， 則邊長(zhǎng)a的表達(dá)式如公式②所示：
[001引步驟2:
[0014]根據(jù)定壓活口的工作原理可知：定壓壓力穩(wěn)定時(shí)，高壓油通過襯套型孔轉(zhuǎn)換為定 壓油的流量Qin與定壓油的消耗量Qout相同，根據(jù)小孔流量公式可得公式③；
[0016]式中，Cin為流量系數(shù)，Ax為襯套型孔的打開面積，Pin為高壓油壓力，由公式③可得 襯套型孔打開面積的表達(dá)式如下：
[001引步驟3:
[0019]設(shè)a日為定壓油在規(guī)定公差范圍內(nèi)定壓活口可移動(dòng)的行程，a日表達(dá)式如公式⑤所示：
[0021]襯套型孔應(yīng)能保證定壓壓力在給定公差范圍內(nèi)、高壓油由小到大過程中均能提供 滿足需求的定壓油，由此可得公式⑥、⑦：
[0024] 其中，A1、A2分別為定壓壓力為Pco-mPcoMPa及Pco+mPcoMPa時(shí)的襯套型孔打開面積， Qcutmax為定壓油需求的最大消耗量，Pinl為恰好達(dá)到定壓壓力下限值時(shí)的高壓油壓力，Pin2為 高壓油的最大壓力，與矩形型孔相連的是S角形型孔，兩者共同組成襯套型孔；
[0025] 由于襯套型孔為周向分布的鏡像型孔，可得公式⑧、公式⑨：
[0026] Ai = bc+2aob ⑧
[0027] A2 = bc ⑨
[0028] 由此可得尺寸b、c的表達(dá)式⑩、?，其中b為上述=角形型孔的底邊長(zhǎng)度，C為上述 S角形型孔的高度：
[0031] 由公式②、⑩、(61可得到襯套型孔的相關(guān)尺寸表達(dá)式；
[0032] 通過上述公式可知，Pin及Qout均會(huì)影響定壓壓力，故可根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際的Pin及Qout范 圍來(lái)計(jì)算AinX與X的關(guān)系，使得定壓活口的定壓壓力在高壓油壓力變化及定壓油消耗量變化 時(shí)能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)；同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮襯套型孔加工的工藝性。
[0033] 利用上述方法設(shè)計(jì)出的如圖2所示定壓活口的襯套型孔能夠滿足使用要求。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：采用上述方法設(shè)計(jì)的定壓活口大大提高了其定壓壓力的穩(wěn)定性， 為改善定壓活口性能提供了方向，提高了系統(tǒng)的控制精度。同時(shí)可利用AMESim仿真設(shè)計(jì)平 臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的活口進(jìn)行仿真驗(yàn)證及優(yōu)化，使其具有良好的機(jī)加工藝性，縮短研制周期，降低 制造難度及制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是定壓活口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2是定壓活口的襯套型孔示意圖。 具體實(shí)施方案
[0037] 本發(fā)明所述的定壓活口結(jié)構(gòu)如圖1所示，定壓活口的襯套型孔如圖2所示。
[0038] 本方案為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的活口定壓活口的襯套型孔能夠有效的提高定壓差穩(wěn)定 性，根據(jù)累后高壓油壓力及相應(yīng)的定壓油的消耗量來(lái)確定定壓活口的襯套型孔的打開面積 及定壓活口的襯套型孔開度之間的關(guān)系，并通過AMESim仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，累后高壓 油的壓力由小到大變化、定壓油消耗量增加時(shí)所設(shè)計(jì)的定壓活口的襯套型孔能保持定壓壓 力穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)。在此過程中通過仿真工具對(duì)定壓活口的襯套型孔進(jìn)行優(yōu)化，使得所 設(shè)計(jì)的定壓活口的襯套型孔在滿足性能要求的同時(shí)具有較好的工藝性。對(duì)按照?qǐng)D1、圖2加 工的定壓活口組件進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明該定壓活口組件性能穩(wěn)定，滿足產(chǎn)品實(shí)際使用要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種異型孔定壓活門設(shè)計(jì)方法，其特征在于:具體設(shè)計(jì)步驟如下： 步驟1: 首先定壓活門的定義坐標(biāo)系，其中原點(diǎn)為初裝時(shí)彈簧(4)與彈簧座（1)接觸面與活門 (5)軸線的交點(diǎn)；設(shè)定壓壓力要求為Pc= (PCQ±m(xù)PCQ)MPa，其中，0<m < 0 · 1;式中Pc為實(shí)際定 壓壓力，Peo為設(shè)定定壓壓力，m為系數(shù)，所述異型孔為襯套型孔； 由定壓活門的工作原理知定壓活門感受低壓油壓力、彈簧(4)力及定壓壓力，高壓油經(jīng) 過襯套型孔轉(zhuǎn)換為定壓油；彈簧(4)預(yù)緊力為F〇,初裝時(shí)定壓活門的襯套型孔開度為最大， 當(dāng)定壓壓力升高到克服彈簧(4)的預(yù)緊力和低壓油作用在活門（5)上的合力時(shí)，彈簧(4)開 始移動(dòng);設(shè)定壓壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)活門（5)移動(dòng)的距離為a，假設(shè)此時(shí)定壓壓力達(dá)到上限 值(P C〇+mPC())MPa，以活門（5)為研究對(duì)象，活門（5)受力情況如公式①所示： -(Pc-Po)A+F〇+Kx = 0 ① 式中，Pc-實(shí)際定壓壓力；Ρο-低壓油壓力;A-活門5截面積;F〇-彈簧4預(yù)壓力;K-彈 簧4剛度;X-活門5相對(duì)于初始裝配的位移； 該過程襯套型孔為矩形孔，定壓壓力達(dá)到(Pa)+mP〇))MPa，定壓活門移動(dòng)的行程為a，則邊 長(zhǎng)a的表達(dá)式如公式②所不：步驟2: 根據(jù)定壓活門的工作原理可知：定壓壓力穩(wěn)定時(shí)，高壓油通過襯套型孔轉(zhuǎn)換為定壓油 的流量Qin與定壓油的消耗量Q〇ut相同，根據(jù)小孔流量公式可得公式③；式中，Cin為流量系數(shù)，A(X)為襯套型孔的打開面積，Pin為高壓油壓力，由公式③可得襯 套型孔打開面積的表達(dá)式如下：步驟3: 設(shè)ao為定壓油在規(guī)定公差范圍內(nèi)定壓活門可移動(dòng)的行程，ao表達(dá)式如公式⑤所示：襯套型孔應(yīng)能保證定壓壓力在給定公差范圍內(nèi)、高壓油由小到大過程中均能提供滿足 需求的定壓油，由此可得公式⑥、⑦：其中，A1、A2分別為定壓壓力為(Paj-mP〇))MPa及(Paj+mP〇))MPa時(shí)的襯套型孔打開面積， Qc>utmaxS定壓油需求的最大消耗量，Ριη1為恰好達(dá)到定壓壓力下限值時(shí)的高壓油壓力，Ρ ιη2為 高壓油的最大壓力，與矩形型孔相連的是三角形型孔，兩者共同組成襯套型孔； 由于襯套型孔為周向分布的鏡像型孔，可得公式⑧、公式⑨：由此可得尺寸b、c的表達(dá)式⑩、?，其中b為上述三角形型孔的底邊長(zhǎng)度，c為上述三角 形型孔的高度：由公式②、⑩、(〇)可得到襯套型孔的相關(guān)尺寸表達(dá)式； 通過上述公式可知，Ριη及Q〇ut均會(huì)影響定壓壓力，故可根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際的Ριη及Q〇 ut范圍來(lái) 計(jì)算Αιη(χ)與X的關(guān)系，使得定壓活門的定壓壓力在高壓油壓力變化及定壓油消耗量變化時(shí) 能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)；同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮襯套型孔加工的工藝性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種異型孔定壓活門設(shè)計(jì)方法，步驟1：首先定壓活門的定義坐標(biāo)系，步驟2：根據(jù)定壓活門的工作原理可知：定壓壓力穩(wěn)定時(shí)，高壓油通過襯套型孔轉(zhuǎn)換為定壓油的流量Qin與定壓油的消耗量Qout相同，根據(jù)小孔流量公式可得公式③；與矩形型孔相連的是三角形型孔，兩者共同組成襯套型孔；由于襯套型孔為周向分布的鏡像型孔，可得公式⑧、公式⑨:可得到襯套型孔的相關(guān)尺寸表達(dá)式。采用上述方法設(shè)計(jì)的定壓活門大大提高了其定壓壓力的穩(wěn)定性，為改善定壓活門性能提供了方向，提高了系統(tǒng)的控制精度。同時(shí)可利用AMESim仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的活門進(jìn)行仿真驗(yàn)證及優(yōu)化，使其具有良好的機(jī)加工藝性，縮短研制周期，降低制造難度及制造成本。
【IPC分類】F15B13/02
【公開號(hào)】CN105443485
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510989768
【發(fā)明人】劉曉霞, 楊延麗, 齊廣東
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春航空液壓控制有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日