滑阀的作用力-液压传动基础知识

一、         滑阀的作用力

1.      滑阀的横向力  滑阀的阀芯与阀体之间，为了防止泄漏，一般间隙很小。在一般情况下，由于滑阀配合表面几何形状的误差，使配合间隙内压力油对阀芯的横向作用力失去平衡，因而产生横向力。如倒锥形阀芯（高压侧的阀芯直径大于低压侧的直径），鼓形阀芯以及阀芯位置倾斜等都会产生横向力，

这种横向力往往会使阀芯紧贴于阀体内腔，挤掉配合面之间的油膜，增大了滑动阻力，这种现象称为液压卡紧。由于此种现象，有时只需0.05~0.5公斤力就可使其动作的滑阀，必须将操纵力提高到几公斤力甚至几十公斤力才能滑动。这样常常使滑阀不能工作，有时虽能工作，但会出现明显的滞后现象。此外，由于加剧了滑阀的磨损，还会降低其使用寿命。

液压卡紧力一般与液压力成正比，随着压力的升高而升高，但是压力升高到使阀体产生弹性变形，则液压卡紧力反而有所降低。另外液压卡紧力随着时间的增加而增加，大约经过几分钟之后，它将保持一定的值。

为了减少和克服液压卡紧力，往往在滑阀上采取一些措施。如将阀芯制成顺锥形，使小端朝向高压油腔，这样使阀芯有自动对中的作用，顺锥的大小一般取h=0.001~0.003mm。但它不适用于高低压油腔交替变换的滑阀。另外可以采用开平衡槽的方法，使阀芯圆周上的径向力趋于平衡，平衡槽一般开在高压侧，数量以两个为宜，超过两个效果就不明显了。平衡槽一般宽0.2~0.5mm,深0.5~0.8mm，槽距1~5mm。

另外，油液极性分子的吸附作用和污物的堵塞也会使阀芯卡死，也应采取适当措施防止发生这种现象。

2.      滑阀的轴向力  滑阀因液压作用而产生的轴向力可分为两类：一种是静压不平衡力，另一种是稳态液流作用力。

(1)    静压不平衡力  滑阀通入压力油后，由于压力差或受力面积不同而出现的轴向力为静压不平衡力，如下图。

(2)    稳态液流作用力  滑阀处于开口位置，压力油从中流过时，由于液体的流动也会产生轴向力，稳态液流作用力大致有两种形式。

由伯努利方程中液流的连续性可知，当液流速度加快时，它的压力有所降低。如图，因为B开口狭小，液体流速快，因此在阀芯轴肩C面上的作用力较低。而阀的A开口较大，液体流速慢，作用在D面上的液压力较大，这样破坏了平衡从而产生轴向力。

另外，根据动量定律，从A口喷射进的液流动量传递给阀芯，也会产生轴向分力，使A口趋于关闭。如果改变压力油流向，从滑阀经A口向外喷射液流时，液流动量的反作用力也使阀芯产生轴向分力，同样出现使A口关闭的趋势。若B口开的较大，液流动量的作用力和反作用力大致与轴线垂直，所以轴向力近似于零。

稳态液流作用所产生的轴向力，对滑阀的工作不利，它不仅提高滑阀的操纵力，而且使它的工作不稳定，不可靠。为克服这种现象，往往采取一些结构措施，抵消这种液流轴向作用力。如将阀芯和阀套的表面作成曲面的形状，使液流沿曲面斜向B口，产生向右的动量反作用轴向分力，并且与向左的轴向分力平衡。若角度α1和α2取得适当，可使轴向力完全平衡。另外通过提高B口的流出速度和控制流向的方法，使A、B两个油口的液体流速相近，产生的轴向液动力能互相抵消；将阀室通道变窄，使进出油口流速相近，减少因液流速度不同而产生的压力差。