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，

２００５（８）：１０８一１０９

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｎｉｔｅ

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Ａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｎ

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