[发明专利]一种滑阀阀口冲蚀磨损量测量方法

说明书

本发明涉及一种滑阀阀口冲蚀磨损量测量方法，包括以下步骤：1)获取待测量滑阀的负载状态以及阀口初始形貌尺寸；2)根据负载状态以及阀口形貌尺寸获取滑阀各个阀口的流动状态，包括颗粒物运动速度和碰撞角度、节流口宽度和压差；3)根据当前迭代时刻的流动状态计算阀芯和阀套的冲蚀量并更新下一迭代时刻的阀口形貌尺寸，即阀芯和阀套的冲蚀圆角；4)根据下一时刻的阀口形貌尺寸更新各个阀口的流动状态，重复步骤2)‑4)，直至迭代时间结束。与现有技术相比，本发明无需采用有限元数值模拟，具有形貌预测简单准确等优点。

技术领域

本发明涉及液压阀领域，尤其是涉及一种滑阀阀口冲蚀磨损量测量方法。

背景技术

液压阀的结构形式主要分为滑阀形式、锥阀形式和球阀等形式，其中，滑阀阀口具有薄壁孔口特征，阀口流量受油液黏度、温度等因素影响较小，因此在比例阀、伺服阀等高端液压控制元件中大量使用，其中全周开口四边滑阀由于其面积梯度大、控制特性好应用最为广泛。四边滑阀的形貌形性对伺服控制系统的精确控制具有决定性作用，在出厂时对其阀口锐边具有非常高的要求，但在服役过程中，滑阀不可避免地受到油液中污染物的冲蚀，造成阀口体积流失并产生圆角化，引起滑阀性能出现不可逆的衰退。

高速流体携带固体颗粒物对靶材冲击而造成材料表面流失的现象即为冲蚀磨损，冲蚀对液压元件的影响一直以来备受关注，1995年，挪威Haugen等研究油气运输中节流阀的冲蚀现象，并发现选择合适的耐冲蚀材料可以使阀芯的寿命提高100倍以上；1998年巴斯大学Vaughan通过加速磨损试验研究伺服阀滑阀副节流锐边的冲蚀磨损形为，测量了冲蚀磨损前后的节流边轮廓，并分析节流边前后压差等因素对磨损的影响规律。2004年Wallace通过仿真和实验对比，分析了仿真过程中忽略几何模型变化导致冲蚀磨损率计算不准确性问题。2017年，YIN考虑冲蚀形貌演化对冲蚀过程影响，建立了滑阀节流锐边冲蚀磨损深度和磨损轮廓的定量预测模型，并得到了颗粒尺寸、节流压差、滑阀开度、液流方向等关键因素对滑阀冲蚀的影响。

上述研究对高端液压阀的冲蚀预测有着全面深入的分析，主要集中在实验探究和数值仿真技术，液压滑阀的冲蚀磨损数值仿真虽然其精度高，但由于其计算量大，周期长，在进行液压滑阀的冲蚀形貌预测具有一定局限性，限制了体在阀口冲蚀磨损量预测上的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种滑阀阀口冲蚀磨损量测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种滑阀阀口冲蚀磨损量测量方法，包括以下步骤：

1)获取待测量滑阀的负载状态以及阀口初始形貌尺寸；

2)根据负载状态以及阀口形貌尺寸获取滑阀各个阀口的流动状态，包括颗粒物运动速度和碰撞角度、节流口宽度和压差；

3)根据当前迭代时刻的流动状态计算阀芯和阀套的冲蚀量并更新下一迭代时刻的阀口形貌尺寸，即阀芯和阀套的冲蚀圆角；

4)根据下一时刻的阀口形貌尺寸更新各个阀口的流动状态，重复步骤2)-4)，直至迭代时间结束。

采用该方法进行滑阀阀口冲蚀磨损量测量的基本假设具体为：

(1)阀口冲蚀后的轮廓为四分之一圆弧，且油液流出阀腔与油液流入阀腔造成的冲蚀磨损相同；

(2)液压阀来流油液中颗粒物运动的角度是固定的且颗粒物撞击壁面的角度仅与颗粒物直径有关；

(3)由于阀口尺寸小，忽略颗粒物在阀口处与壁面碰撞后反弹造成的冲蚀；

(4)流体中的颗粒物分布均匀。

所述的步骤3)中，阀芯和阀套的冲蚀量计算式相同，则阀芯的冲蚀量计算式为：