[发明专利]减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法

摘要

减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，属于减振器技术领域，其特征在于本发明根据减振器的结构参数、油液参数、阀片参数、材料性能参数和最大开阀阻尼特性，确定出减振器复原阀非等构叠加阀片的最大许用厚度，并根据原单片设计厚度h、厚度标准系列、非等构叠加阀片等效厚度计算式，对减振器复原阀非等构叠加阀片进行拆分设计。通过等效厚度计算验证及设计减振器特性试验，结果表明该设计方法是正确的，为复原阀非等构叠加阀片提供了可靠的设计方法。利用该方法可得到准确、可靠的复原阀非等构叠加阀片，降低设计及试验费用，在满足减振器阻尼特性的同时，改善复原阀片的应力状态，提高减振器使用寿命。

主权项

减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计方法，其具体设计步骤如下：(1)确定减振器最大开阀时的复原阀片所受的最大压力pfk2：A步骤：确定减振器最大开阀时的活塞缝隙节流压力pHk2和流量QHk2根据减振器设计所要求的速度特性曲线的复原行程最大开阀速度Vk2点及对应要求的减振器复原阻尼力Fdk2，活塞缸筒内径DH，活塞杆直径dg，确定减振器在最大开阀时的活塞缝隙节流压力pHk2，即：pHk2=4Fdk2π(DH2-dg2);]]>根据减振器结构参数及油液参数：活塞缸筒内径DH，活塞平均间隙δH，偏心率e，油液动力粘度μt，活塞缝隙长度LH，及活塞缝隙压力pHk2，确定在最大开阀速度Vk2时的活塞缝隙流量QHk2，即：QHk2=πDHδH3(1+1.5e2)pHk212μtLH;]]>B步骤：确定最大开阀时的活塞孔等效长度Lhek2根据减振器活塞孔的物理长度Lh，活塞孔的角度θ，活塞孔直径dh，个数nh，液压运动粘度ν，复原阀片的内圆半径ra，阀口半径rk，在最大开阀速度Vk2时减振器油液流经活塞孔时的突然缩小局部阻力系数ζh1，突然扩大局部阻力系数ζh2和改变方向局部阻力系数ζh3及沿程阻力损失λhk2，确定在最大开阀时的活塞孔等效长度Lhek2，即：Lhek2=Lh+(ζh1+ζh2+ζh3)dhλhk2;]]>式中，ζh1可根据DH与dg的比值查手册确定；ζh2＝[1‑Ah/SF]2，ζh3，C步骤：确定最大开阀时的活塞孔流量Qhk2和节流压力phk2根据减振器最大开阀速度Vk2和活塞缸筒内径DH，活塞杆直径dg，及A步骤中的活塞缝隙流量QHk2，确定最大开阀时的活塞孔流量Qhk2，即：Qhk2=Vk2π(DH2-dg2)/4-QHk2;]]>根据油液动力粘度μt，活塞孔直径dh和个数nh，活塞孔流量Qhk2及B步骤中的活塞孔等效长度Lhek2，确定在最大开阀时的活塞孔节流压力phk2，即：phk2=128μtLhek2Qhk2πnhdh4;]]>D步骤：确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力pfk2根据A步骤中的pHk2，及C步骤中的phk2，确定在最大开阀时复原阀片所受的最大压力pfk2为：pfk2＝pHk2‑phk2；(2)减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σC max计算:根据复原阀片的内圆半径ra，单片设计厚度复原阀片的外圆半径rb，泊松比μ，单片复原阀片的设计厚度h，步骤(1)D步骤中的减振器复原阀片最大压力pfk2，计算减振器单片设计厚度复原阀片的最大应力σCmax，即σCmax=GCσmaxpfk2h2;]]>式中，GCσmax最大应力系数，G1=3(1-μ2)(E1/ra+2E2ralnra+E2ra+2E3ra+4ra3)/16,]]>G2=3(1-μ2)(-E1/ra2+2E2lnra+3E2+2E3+12ra2)/16;]]>E1=-A4+E2A2+E3A3A1,E2=-8rb2,E3=(A1E2B2+A1B4-B1E2A2-B1A4)B1A3-A1B3,]]>A2＝2raln ra+ra，A3＝2ra，B2＝2(μ+1)ln rb+μ+3，B3＝2(μ+1)，(3)确定复原叠加阀片的最大许用厚度[h1]:根据减振器单片复原阀片设计厚度h，阀片最大许用应力[σ]，及步骤(2)中的最大应力σCmax，对减振器复原叠加阀片最大许用厚度[h1]进行设计，即[h1]=[σ]σCmaxh;]]>(4)减振器复原阀非等构叠加阀片的拆分设计:I步骤：根据减振器复原阀常通节流孔面积A0及常通孔的宽度bA0和个数nA0，步骤(3)中的复原叠加阀片最大许用厚度[h1]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，确定出带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度h0，即：h0=A0bA0×nA0;]]>其中，节流阀片的设计厚度h0应小于最大许用厚度[h1]，且属于阀片厚度标准系列的一种厚度；带有常通孔的单片复原节流阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h0，n0＝1，rb0＝rb，h0e＝h0；II步骤：根据减振器单片复原阀片设计厚度h，I步骤中的带有常通孔复原节流阀片的设计厚度h0，计算第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h1E，即：h1E=h3-h033]]>如果设计当量厚度h1E<0.1mm，则设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径rb1，并终止拆分设计，即根据第1厚度叠加阀片的设计当量厚度h1E，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm和0.3mm中，选择最小外圆半径叠加阀片的厚度h1，单片设计厚度复原阀片的外圆半径rb，复原阀片的内圆半径ra，设计最小外圆半径叠加阀片的外圆半径rb1为：rb1=rb-(rb-ra)h0e3h13-h1E3h0e3h1E3h13+h0e3h133;]]>如果设计当量厚度h1E>0.1mm，根据第1厚度叠加阀片的当量厚度h1E，步骤(3)中的复原叠加阀片的最大许用厚度[h1]，阀片厚度标准系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与厚度标准系列中的厚度相接近，且小于最大许用厚度[h1]的第1厚度叠加阀片的实际设计厚度h1，并根据复原阀片的内圆半径ra，单片设计厚度复原阀片的外圆半径rb，第1厚度叠加阀片的外圆半径rb1，计算出第1厚度叠加阀片的外圆半径不等率系数η1，当量厚度h1e，并圆整设计出第1厚度叠加阀片的片数n1，即η1=rb-rb1rb-ra,h1e=h0eh11-η13h0e3-η13h133,n1=h1E3h1e3;]]>第1厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h1，n1，rb1，h1e；III步骤：根据II步骤中的h1E，第1厚度叠加阀片的当量厚度h1e和片数n1，计算第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h2E，即h2E=h1E3-n1h1e33;]]>如果当量厚度h2E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径rb2设计，即：并终止叠加阀片的拆分设计；如果当量厚度h2E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h2E，阀片标准厚度系列0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.25mm和0.3mm，选择与阀片厚度标准系列中的厚度相靠近，且小于设计当量厚度h2E的第2厚度叠加阀片的实际设计厚度h2，根据复原阀片的内圆半径ra和单片设计厚度复原阀片的外圆半径rb，第2厚度叠加阀片的外圆半径rb2，计算出第2厚度叠加阀片的外圆半径不等率η2，当量厚度h2e，并圆整设计出第2厚度叠加阀片的片数n2，即η2=rb-rb2rb-ra,h2e=h1eh21-η23h1e3+η23h233,n2=h2E3h2e3;]]>第2厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h2，n2，rb2，h2e；IV步骤：根据III步骤中的第2厚度叠加阀片的设计当量厚度h2E，第2厚度叠加阀片的当量厚度h2e和片数n2，计算第3厚度叠加阀片的当量厚度h3E，即：h3E=h2E3-n2h2e33]]>如果当量厚度h3E<0.1mm，则重复执行II步骤的叠加阀片最小外圆半径rb3设计，即：并终止叠加阀片的拆分设计；如果当量厚度h3E>0.1mm，则继续重复执行II步骤，根据第3厚度叠加阀片的设计当量厚度h3E数值，叠加阀片厚度标准系列，对第3厚度叠加阀片的实际设计厚度h3进行选择，根据复原阀片的内圆半径ra和单片设计厚度复原阀片外圆半径rb，第3厚度叠加阀片的外圆半径rb3，计算出第3厚度叠加阀片的外圆半径不等率η3，当量厚度h3e，并圆整设计出第3厚度叠加阀片的片数n3，即：η3=rb-rb3rb-ra,h3e=h2eh31-η33h2e3+η33h333,n3=h3E3h3e3;]]>第3厚度叠加阀片的设计厚度、片数、外圆半径和当量厚度分别为：h3，n3，rb3，h3e；重复上述步骤，直到第n厚度叠加阀片的当量厚度hnE≤0.1mm，并设计出最小外圆半径rbn的叠加阀片的外圆半径rbn，终止复原叠加阀片的拆分设计；(5)减振器复原阀非等构叠加阀片的等效厚度计算与验证：根据步骤(4)中的所设计各非等构叠加阀片的当量厚度和片数，即h0e，n0；h1e，n1；h2e，n2；…；hne，nn，对减振器复原叠加阀片等效厚度hE进行计算，即：hE=h0e3+n1h1e3+n2h2e3+...+nnhne33,]]>根据等效厚度hE计算值和原单片复原阀片设计厚度h设计值，验证所设计的非等构叠加阀片的等效厚度hE是否与原单片复原阀片设计厚度h相吻合。