车用机械式换挡缓冲阀的设计方法
【专利摘要】本发明车用机械式换挡缓冲阀的设计方法，涉及机械设计领域，具体涉及车用机械式换挡缓冲阀的设计方法。对组成机械式换挡缓冲阀的各部分进行分析，列出相应的流量方程和动力学方程，计算出其结构参数，节流阀在缓冲阀中起到限流作用，主要计算经过节流口的流量，差动溢流阀可以保持单向节流阀两端的压强为一定值，同时起溢流作用。本发明设计合理，过程简单、可行，且易于操作。
【专利说明】车用机械式换挡缓冲阀的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械设计领域，具体涉及车用机械式换挡缓冲阀的设计方法。 技术背景
[0002] 阀的设计往往需要依靠先进的设计软件，并通过仿真软件不断地仿真优化分析， 才能得出较为满意的结果。在设计时，先进行理论的计算，根据理论计算结果，再进行仿真 优化设计，会节省大量设计时间，提高设计效率。机械式换挡缓冲阀主要由节流阀、蓄能器、 差动溢流阀组成，因其结构简单、控制方法可靠、成本低，在大型客车、重型自卸车、高通过 性军用越野车上有广泛的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种设计合理，过程简单、可行的车用机械式换挡缓冲阀的设计方法。
[0004] 本发明车用机械式换挡缓冲阀的设计方法，包括以下步骤： 对组成机械式换挡缓冲阀的各部分进行分析，列出相应的流量方程和动力学方程，计 算出其结构参数。活塞受力平衡方程：
【权利要求】
1.车用机械式换挡缓冲阀的设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 对组成机械式换挡缓冲阀的各部分进行分析，列出相应的流量方程和动力学方程，计 算出其结构参数，活塞受力平衡方程：
式中一弹簧在初始位置时的初始压力，单位-弹簧的弹性系数，单位N / m ;S -活塞的最大行程，单位m ;x -活塞的位移，单位m ;P-油压，单位Pa -活塞横断 面积，单位-活塞直径，单位m, 由此得出活塞位移
蓄能器内油液体积为
式中：V-蓄能器内油液体积，单位fn3，；u-蓄能器充满时，油液压缩率； 当计算蓄能器内压强的一次导数时，活塞的位移很重要，其基本公式为：
式中:(jP)·一在压强为P时的油液体积模量，单位Pa ;q一流速，单位;P (P) - 在压强为P时的油液?度，单位kg/m3 ;p (〇) 一在压强为〇时的油液忠'度，单位kg/ni3, 由式⑷可推出
因此，可得：
节流阀在缓冲阀中起到限流作用，主要计算经过节流口的流量，通过节流阀口的流量 计算如下： 流量数计算公式为
式中：d-孔口水力直径，单位m ; η -动粘滞率，单位m2/s ;ΛΡ-节流阀两端压力差， 单位Pa ;ρ -油密度，单位IcWm3; 流量系数的计算公式为
通过式（10)可以看出随着(:^及厶？的增大而增大，根据流量系数与流量数的关 系曲线，一般情况下取
流速为
则流量为
式中：Aj-节流口面积，单位m2 ;Dj一节流口直径，单位m ;sign-符号函数； 差动溢流阀可以保持单向节流阀两端的压强为一定值，同时起溢流作用； 阀芯打开状态动力学方程：
式中，P3-端口的压力，单位Pa ;A3-该端口的等效作用面积，单位m2 -另一端口 的压力，单位Pa ;A4-该端口的等效作用面积，单位m2 ; -弹簧作用于阀芯的初始压 力，单位Pa，流经蓄能器的流量与流经节流阀的流量近乎相等，蓄能器内压强与节流阀口出 口压强相等，因此，由式（8)、式（12)可得下列方程组：
根据前两节换挡过程的分析，取_
;分别代入，蓄能器横截面积直径分别取20mm、25mm、30mm时，得出蓄能 器弹簧弹性系数?#，与节流口直径1?的关系； 考虑到空间尺寸和弹簧的制造难度，选用直径见=25mm的蓄能器，节流阀孔直 径〇?=1?!?η，则弹簧弹性系数i?约为6. 5N / mm，根据前面的分析，可知缓冲初始压力有 三部分组成，一部分是蓄能器弹簧的初始压力，第二部分是差动溢流阀的弹簧初始压力，第 三部分是液体流经管道、节流阀时的压降，而缓冲终止压力则主要由蓄能器弹簧所决定，因 此，有公式：
式中，Ρω·-液体经过节流阀、差动溢流阀的压降，将式⑶代人式（17)可得：
则得出蓄能器弹簧初始压缩量L与差动溢流阀弹簧初始压力的关系；由公式（18)可得 缓冲终止压力ΡΤ与蓄能器弹簧的行程S的关系。
【文档编号】G06F19/00GK104112039SQ201410288152
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】刘秋丽 申请人:陕西高华知本化工科技有限公司