浓体秸幼与控副
2009年第5期
图9顶块应力分析示意图
图10顶块受力变形图
漏。对于21 MPa工作压力,液压系统采用的邵氏硬
度90。的O形圈要求连接平面间隙变形应控制在<
0.03
mm。影响间隙变形的因素主要有连接螺钉预
紧力、螺钉变形,阀块结合平面受压变形,平面间的
油封效应等等,高压油口在平面内分布位置也是影
响间隙变形的重要因素。
对于叠加式阀组因考虑到安装及加工工艺性因
素,一般仅仅在阀块四角设置4颗螺钉紧固方式,由
于螺钉间距较大,阀块高压油口局部在受油压时会
产生较大变形。选择合适规格的螺钉和连接面高压
油口的分布是叠加阀块设计成功或失败的关键。
通过有限元分析,现选择短长度的双头螺钉作
为连接面的紧同件,减少螺钉长度可有效的避免了
螺钉本体弹性变形导致连接面间隙变形过大问题;
对应力集中的螺钉紧固受压位置局部结构进行了优
化调整;同时依据有限元分析的间隙变形结果和阀
块孔道设计规则,对高压油口的位置进行优化调整;
对平面的高压油封效应也采取了必要的结构对其控
制。
在有限元分析过程中,可看到合适的螺钉预紧
力对阀块间隙变形的控制非常重要,预紧力过小导
致阀块受油压后间隙变形过大,预紧力过大,又会对
紧固位置产生过大局部应力,结构性能变差,因此在
阀块装配时螺钉紧固力矩对保证阀块密封性能有重
要作用。
经过设计过程中的有限元分析和交互改进阀块
结构,该阀块在后续的试验验证中一次性通过,并已
装机稳定运行2年,无任何连接面间隙泄漏出现。
3结论
综上所述,液压系统设计中,应用三维设计软件
及其有限元分析工具对阀块轻量化设计、孔道参数
优化、非标叠加阀块安装面参数优化及提高阀块可
靠性等具有重要意义。借助三维设计软件的有限元
分析模块,可使设计工程师在不掌握较深的有限元
分析理论情况下也可对阀块有关受力状况分析。
阀块有限元分析及优化方法,已成功应用在
704所生产的集成式TJK系列阀块轻量化设计;轧
机叠加式阀块密封性校核;可靠性要求极高的舰船
用液压阀块、材料成本昂贵的超大型液压阀块的强
度校核,大幅度提高了阀块的使用可靠性,并取得良
好的经济效益。
参考文献
[1】雷天觉.液压工程手册【M】.北京:机械工业出版社,1990
【2】赵静一.交流液压回路阀块有限元分析【J】.机床与液压,
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Element
Analysis
on
the Valve Block Design
DING Zi-ping
ZHOU Hai—-yong
XU Xi
REN
Guo-qiang
万方数据