液压阀气穴现象的研究

    液压气动与密封液压阀气穴现象的研究bookmark0乔中华王海检bookmark1摘本文主要研究和分析了液压阀口的气穴现象，及液压阀中产生气穴的状况和气穴产生的界线、气穴与w口形状的关系。

　　液压系统中的气穴现象会影响液压系统的工作性能，除了产生振动、噪声外，还会使系统的效率降低，损坏零件、缩短液压元件和管道的寿命，造成流量和压力的脉动。随着液压技术向着篼速、高压、大功率方向的发展，液压系统的嗓声也日趋严重，并且成为妨碍液压技术进一步发展的因素，而液压阀的气穴是液压系统噪声的主要因素之一，因此研究和分析液压阀的气穴现象，认识液压阀中产生气穴的状况和气穴产生的界限、气穴与阀口形状的关系等对减少和降低液压系统的振动和噪声，改善液压赛统的性能有着积极而深远的意义。因此，本文就各种阀口形式发生气穴的状况进行了分析研究。

　　1阀口的形式bookmark2液压阀用来调节液压系统中液流的压力、流量和运动方向均为依靠调节其液压阀口的通流面积来实现的。液流通过阀口时，其速度、方向发生变化，使阀口处的压力降低到一定值时，就会在该处产生气穴现象。液压阀口形式各种各样，但就其基本形式不外乎为三种，如所示，而不同的阀口形式，气穴产生的状况不同，气穴产生的界限也不同。

　　（a）为薄壁孔式阀口，其孔长Z与孔直径d之比小于5，气穴是产生在孔口下游射流收缩的表面上。对（b）所示厚壁孔式阀口（//d>l），开始是在下游侧射流表面上产生一些气穴，其后在节流孔收缩部位几乎全部产生气穴。而在（c）所示的穴产生的情况与细长厚壁孔阀口类似。

　　2气穴对阀口流置和嗓声的彩响bookmark3把各种阀口上游压力九固定，让下游压力九变化，使其阀口两端压差A/>=九户2变化，压差变化对阀口的流量Q和噪声N的变化情况如所示。

　　C）短孔式阀口阀口的形式2000年6月乔中华等：液压W气穴现象的研究。21首先，当液流通过阀口时，随着阀口两端压差的增大，气穴产生。其次，对薄壁孔式阀口随气穴的产生噪声增大，但却对流量特性没有影响，而对厚壁形阀口随气穴的产生，噪声增大，而流量却不再增加（即阀口流量处于闭锁状态）。在发生气穴时，阀口收缩断面处的压力近似为零，与下游压力外无关。对短孔阀口，最初气穴的产生对流量无影响，但随阀口处产生气穴，压力急骤下降，当降到接近零压时，流量也近似闭锁状态。

　　3阀□气穴的分析液流通过阀口时，表证气穴发生倾向的系数一气穴系数K被定义为下游压力/>2与上、下游压力差之比值，即K值越小，越易发生气穴，而通过阀口的流量系数二为：一阐口的通流面积t油液的密度在阀口处于闭锁状态时，因阀口收缩断面处压力近似为零，通过的流量可用阀口上游压力P1和收缩断面处压力来表示，即：Cq.一不发生气穴时的流量系数（可以看作）由式①、②、③可求得（4）是各种//d阀口的流量系数与K值的关系，由此可知，阀口的C，。是相对一定的，在长孔阀口中，产生气穴后，从（4）式可知，随K值的减小，Cq―直在减小。而在短孔阀口中，虽然发生气穴前的流量系数与C相近似，但随着气穴的产生而流量系数不连续地增加，直至近似于长孔阀口的流量。

　　当阀口的//d变化时，求出气穴产生的气穴系数K的值K.一临界气穴系数。如。由图可知，随//d增大，值达到最大，如//d再增大时，K.值变小。可见，//d=0.52.0之间最不易产生气穴。

　　4结论由以上分析知，为了避免或尽量减少气穴产生的可能性，液压阀阀口最好采用短孔式和厚壁孔式阀口，而在厚壁孔式阀口中，因在阀口收缩断面处会产生气穴，所以其阀口的形状对气穴有很大影响。如果把阀口的阀座入口做成具有圆角，因液流不收缩，在此处的压力不下降，就不会在阀口处产生气穴，而气穴产生在下游射流表面处，此处K值很大。另外在使用阀时，一定要注意不要让阀两端的压差值太大，否则容易产生气穴。