[发明专利]轴芯移动式近液压阀芯壁面流场压力动态测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及液压阀内部流场压力测量装置，尤其是涉及一种轴芯移动式近液压阀芯壁面流场压力动态测量装置。

背景技术

液压滑阀结构是液压阀的一种基本结构形式，有全周开口、非全周开口，从阀的功能上可以构成换向阀、方向节流阀、节流阀、流量控制阀等，操作控制方式有手动、比例、伺服等。由于滑阀流道结构复杂，尺寸较小，流速较快，形成复杂的流场压力分布，最终往往导致气穴这一有害现象的产生。气穴的存在不仅造成一定的流场压力损失，还往往造成液压元件的振动以及大量的噪声。对流场压力分布以及气穴机理的研究一直是国内外研究的难点。滑阀中的气穴初生及发展溃灭与流道内部的压力分布密切相关，气穴噪声的量级不仅与气穴发展程度相关，还与溃灭尾流的脱落频率，溃灭区压力有着重要的关系。因此，流道内部压力分布以及压力变化频域特性从某种意义上代表了气穴噪声的变化趋势。随着结构参数和流动参数的改变，流道内部压力特性发生改变，气穴位置，形态及剧烈程度发生改变，进而导致气穴噪声与元件振动特性的变化，通过研究流场压力的分布与频域特性，可以为流道结构的优化设计，气穴噪声振动的有效控制提供很好的依据。

根据目前对液压阀内的气穴现象的研究发现，气穴产生以后随液体流动向下游延伸，并发生指向阀芯壁面的位置偏离。气穴尾流脱落后溃灭是造成气穴噪声的直接原因。溃灭区域的压力分布及气穴尾流脱落引起的压力波动对溃灭噪声的量级水平具有极为重要的影响。因此，气穴溃灭区域，即近阀芯壁面的压力分布、波动特性具有重要的研究意义。目前存在一些液压阀内流产压力分布的研究，但研究对象为近阀体壁面的压力分布。根据上述液压阀内气穴分布其溃灭的研究结果，造成气穴噪声的尾流脱落溃灭发生近阀芯壁面处，所以对近阀芯壁面的压力研究具有更为重要的意义。同时考虑到非理想情况的液体流动模型，近阀体壁面的压力测量结果与实际流场的压力分布是存在较大差异的。

使用两个以上压力传感的，可以同时采集不同区域的压力信号，实现较大范围流场压力分布的动态测量，进而判断气穴分布的走向；高频压力传感器轴向等距分布，可以有效捕捉气穴尾流脱落及溃灭的频域特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴芯移动式近液压阀芯壁面流场压力动态测量装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

将阀体固定在阀座上，阀芯装入阀体中，轴芯与阀芯通孔配合，轴芯能在阀芯通孔内旋转和轴向相对移位，阀座的两侧分别安装定位板，两块定位板上的定位螺钉分别顶在阀芯的两端面，定位量块安装在一侧的轴芯与阀芯端面间，调节定位量块确定阀芯和轴芯之间的轴向位置，阀芯壁面法向开有节流槽底面测压小孔和回油腔测压小孔，沿轴向分布3组以上；轴芯壁面法向开有压力传感器孔，沿轴向分布两个以上；压力传感器孔内部装有高频压力传感器，压力传感器孔的信号线经过轴芯深孔与信号采集与处理系统相接。

所述的回油腔测压小孔沿圆周等圆心角分布六个以上，并沿轴向等距分布三组以上；节流槽底面测压小孔对称分布于节流槽底面两侧，轴向间距相等，节流槽底面测压小孔中心线与轴芯轴线相交；相邻节流槽底面测压小孔轴向距离、相邻回油腔测压小孔轴向距离以及相邻节流槽测压小孔和回油腔测压小孔之间轴线距离均相等，为2.0～3.0mm，小孔直径0.1～0.5mm。

所述的压力传感器孔沿轴芯壁面法向开设，沿轴向分布两个以上；压力传感器孔间距与节流槽底面测压小孔轴向间距相等，压力传感器孔间距与回油腔测压小孔轴向间距相等；压力传感器孔直径0.5～1.0mm，大于节流槽底面测压小孔和回油腔测压小孔的直径。

所述的定位量块厚度均与节流槽底面测压小孔轴向间距相等，所有定位量块厚度与回油腔测压小孔轴向间距相等；初始定位时，即无定位量块时，顶端节流槽底面测压小孔与顶端压力传感器孔轴向位置相同。

所述的高频压力传感器最高响应频率100kHz，满足气穴噪声研究的频率要求；两个高频压力传感器同时使用，满足实验时间和空间上的要求。

本发明具有的有益效果是：

本测量装置通过定位螺钉实现节流开度调节，通过改变定位量块数量及轴芯相对阀芯旋转实现轴芯压力传感器孔，即高频压力传感器与阀芯不同测压小孔的对准。沿轴芯轴线方向同时使用两个以上高频压力传感器，实现气穴尾流溃灭区域的压力分布和压力波动的实时动态测量。本发明测量准确，操作方便，尤其针对液压滑阀中的气穴研究具有现实的意义。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是图1的A-A测压小孔分布图。