[发明专利]一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法

摘要

本发明公开了一种实现阀芯开启规律的节流杆切削深度的计算方法，利用节流效应，通过设计节流杆的切削深度来改变节流杆的截面积，在活塞运动中，伴随节流杆截面积变化来改变节流孔面积，达到调节油缸缓冲腔阻力，结合牛顿第二定律使其满足阀芯的开启规律。本发明采用气体式蓄能器进行液压油缸进油腔的供油，以气体状态方程中的气体波义耳定律为基础，计算蓄能器供油压力即进油腔压力的变化。本发明可以节约设计成本，缩短研发周期，提高经济效益，更利于在工程实际中应用。

主权项

1.一种实现阀芯开启规律的节流杆的切削深度的计算方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、建立阀芯位置的数学模型，根据阀芯开启位移与时间的数据点，利用MATLAB软件中的polyfit函数将其拟合成5阶多项式：y＝a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5                (1)公式(1)即为拟合的阀芯的开启位移与时间的关系，其中y为阀芯位移；t为时间；a0、a1、a2、a3、a4、a5均为多项式系数；步骤二、根据牛顿第二定律，阀芯位置的运动方程为：公式(2)中m为惯性质量；为阀芯运动加速度；p₂为液压缸进油腔压力；A₁为进油腔活塞的推力面积；p₃为液压缸缓冲腔压力；A₂为缓冲腔有效作用面积，F为阀芯的开启力；R_f摩擦阻力；其中C＝0；此时阀芯的开启过程简化为：步骤三、通过节流孔流入油源的流量Q2，得：公式(4)中Q₂为通过节流孔流入油源的流量；为阀芯运动速度；C_d为流量系数；A_d为节流杆与回油腔圆孔配合形成节流孔面积；p₃为液压缸缓冲腔压力；p₄为油源压力即大气压；ρ为液压油密度；步骤四、蓄能器气囊内为氮气，依据蓄能器的初始状态和满足供油时蓄能器的预充压力，以气体状态方程为基础，计算在蓄能器应满足的预充压力下气囊腔体积，蓄能器的放气时间小于1min，认为是绝热状态：p0v0k＝p1v1k                     (5)公式(5)中p0为蓄能器初始状态气囊内压力；v0为蓄能器初始状态气囊的体积；p1为蓄能器待工作时气囊内压力；v1为蓄能器待工作时气囊的体积；k为气体常数；步骤五、根据气体状态方程，计算蓄能器工作过程中压力，蓄能器从待工作时1状态到工作过程中2状态时，其压力增值为：△p＝p2‑p1＝p1v1kv2‑k‑p1              (6)则蓄能器气腔压力的状态方程为：公式(7)中为进油腔压力的导数；为蓄能器气囊腔容积的变化率；v₂为蓄能器工作时气囊的容积；步骤六、根据几何关系计算切削深度与节流孔面积关系：Ad＝2(πr2*2θ/2π‑1/2*(r‑c)r*sin(θ)*2)＝2(r2θ‑(r‑c)r sin(θ))     (9)公式(8)中，θ为节流孔圆弧长度一半对应的圆心角；r为未切削的节流杆半径；c为切削深度；步骤七、求解的切削深度c是一个关于t的函数，阀芯位移y亦是时间t的函数，依据数学方法可以消除中间变量t，得到切削深度c与阀芯位移y的函数，从而实现节流杆切削深度的计算。