液压阀中常见的液动力补偿方法

一般情况下，液压阀中的锥阀、全周开口滑阀阀芯所受稳态液动力方向始终趋于使阀口关闭，全周开口滑阀瞬态液动力方向则与阀腔内流体加速度方向相反，大小与阀芯运动速度成正比。

阀芯所受稳态液动力可分为轴向分量和径向分量，实际中针对两个方向上的液动力有不同的补偿设计方法，本文主要介绍常见的稳态液动力补偿方法。

1、均压槽

加工误差会引起阀芯带有锥度，在阀芯台肩上开周向均压槽，槽内压力处处相等，径向液压力得以平衡，抵消阀芯径向液动力。

均压槽结构[1]

2、通油节流孔

当液流进出控制体的射流角为90度时，不会产生轴向液动力。在阀套或阀芯上合理布局并开设径向孔作为通油孔，完全打开的孔射流角为90度则不会产生液动力，只有未完全开启的节流孔才会产生液动力，因而稳态液动力大幅减小。

哈威LHDV平衡阀主阀芯上节流孔交错分布，减小稳态液动力。

LHDV平衡阀主阀芯结构[2]

LHDV平衡阀主阀阀口[2]

相同原理，还可在阀套上开设系列节流小孔补偿液动力。

阀套节流孔[3]

3、滑阀芯导向台肩

全周开口阀芯稳态液动力总是指向阀口关闭的方向。可通过导向槽产生一个指向阀口打开方向的液压力来抵消液动力。

台肩凹槽结构[4]

或者让阀芯台肩带有斜角，抵消稳态液动力。

倾斜台肩结构[1]

4、特殊阀腔结构

通过优化阀套或者阀芯结构，使阀芯和阀套之间形成特殊结构的阀腔，改变流体流动状态补偿液动力。

方法一——过渡容腔

下图中，节流口v2处油液流动产生的稳态液动力向左。设计过渡容腔改变容腔出口v3处油液的出流状态，使阀芯再次受到一向右的稳态液动力，抵消阀口v2的液动力。

LHB-3E型平衡阀[5]

方法二——阀芯圆锥轴颈

压力腔（Ps）全周开口处阀芯液动力Fs1向左。通过使回油腔（P0）阀芯两端轴颈具有一定锥度，改变液动力Fs2方向（向右），使其与Fs1方向相反，抵消液动力。

阀芯圆锥轴颈[3]

Moog79系列某款伺服阀阀芯采用类似结构。

5、流道改造

通过改造阀体流道方向，改变出入口流体流动状态，实现液动力补偿。

斜向油口[6]

6、锥阀芯导流平台

锥阀阀芯上的导流平台可改变阀口出流方向，补偿锥阀液动力。

锥阀导流平台[7]

不同形式导流平台（来自网络）

7、减振尾和通油孔

锥滑阀中，在阀芯端部设计减振尾结构减小液动力或改变液动力方向，提高阀响应速度。另外，在减振尾处增加轴向通油孔可进一步补偿液动力。

锥滑阀减振尾结构[8]

如有错误的地方，欢迎指正。如有漏缺的补偿方法，还请留言补充，供大家一起学习！谢谢！

THE END

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参考文献： 

[1] HErAkoVIČ N. Flow-force analysis in ahydraulic sliding-spool valve[J]. Strojarstvo, 2009, 51(6): 555-564.

[2] 王立增. 混凝土泵车臂架系统平衡阀特性研究[D].浙江大学,2016.

[3] https://wenku.baidu.com/view/5d2873e50875f46527d3240c844769eae009a396.html

[4] Aung N Z,Jinghui P, Songjing L. Reducing the steady flow force acting on the spool byusing a simple jet-guiding groove[C]//Fluid Power and Mechatronics (FPM), 2015International Conference on. IEEE, 2015: 289-294.

[5] 陆远望.LHB-3E型平衡阀的稳态液动力补偿分析[J].液压与气动,2014(04):100-102+106.

[6] 张杰,安骥.基于FLUENT的滑阀液动力补偿的研究[J].机电工程技术,2014,43(01):41-44.

[7] Altare G, Rundo M, Olivetti M. 3D Dynamicsimulation of a flow force compensated pressure relief valve[C]//ASME 2016International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Societyof Mechanical Engineers, 2016: V007T09A061-V007T09A061.

[8] J. Liu, H. Xie, L.Hu, H. Yang, and X. Fu, “Flow force regulation of the main poppet in a largeflow load control valve,” Proceedings ofthe Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy,vol. 231, no. 8, pp. 706-720, 2017/12/01, 2017.