[发明专利]一种工作棱边结构、阀芯及滑阀

说明书

本发明公开了一种工作棱边结构、阀芯及滑阀，涉及电液伺服阀技术领域，包括端面结构和周面结构，所述端面结构的一端和所述周面结构的一端连接，所述端面结构和所述周面结构的连接处为棱边结构，所述棱边结构与工作棱边对应，所述端面结构上沿远离所述棱边结构的方向依次设置有第一减摩涂层、第一凸起阵列和第一缓冲带，所述周面结构上沿远离所述棱边结构的方向依次设置有第二减摩涂层、第二凸起阵列和第二缓冲带。本发明将第一缓冲带、第一凸起阵列、第一减摩涂层或第二缓冲带、第二凸起阵列、第二减摩涂层复合使用，能够较好地提高阀芯工作棱边的抗冲蚀能力，降低工作棱边在工作中的冲蚀磨损，延长阀芯的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电液伺服阀技术领域，特别是涉及一种工作棱边结构、阀芯及滑阀。

背景技术

电液伺服阀具有结构紧凑，动作迅速，反应灵敏，使用可靠，传动平稳、抗干扰能力强、控制精度高和使用寿命长等特点，广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服系统。滑阀芯与阀套配对组成电液伺服阀的高精密主控滑阀，实现系统中油液方向、压力和流量精确控制。

滑阀芯在两侧先导控制油液压差的作用下在伺服阀零位附近进行左右移动，与阀套窗口构成控制阀口，滑阀口开度极小，一般为几微米到几十微米，但阀口压差大，额定工况为3.5MPa。含有微米级固体颗粒物的高速液流会对滑阀芯工作棱边产生严重的冲蚀，导致工作棱边崩边，阀口节流控制特性出现较强的非线性、零位泄漏量增大，电液伺服阀控制精度降低，因此减小油液及颗粒对滑阀芯的冲蚀对电液伺服阀及系统具有重要意义。

传统的电液伺服阀设计中一般要求滑阀芯工作棱边保持尖边，一般圆角不大于0.5微米。实际加工中通常采用提高阀芯整体硬度的方法来增强阀芯表面的耐磨性，但对与滑阀芯的工作棱边的冲蚀磨损并未关注，滑阀芯的工作棱边也没有采取相应的抗冲蚀措施。

检索现有公开文献专利发现关于液压滑阀芯抗冲蚀问题的研究主要有：(1)“罗鑫.电液比例方向阀阀芯冲蚀磨损研究[D].华中科技大学,2017.”搭建了阀芯冲蚀磨损实验平台，进行了阀芯冲蚀磨损实验，分析了流量和阀芯硬度对阀芯冲蚀磨损的影响，并对仿真结果进行了实验验证。结果表明：随着颗粒直径的增大，电液比例方向阀的通流能力逐渐减小；阀芯表面的冲蚀磨损率与阀口开度、入口速度、颗粒直径以及阀芯硬度有关。(2)“陈文娜.半沙漠黑粗尾蝎体表抗冲蚀特性仿生研究[D].吉林大学,2019.”将凸包，槽等仿生结构应用于样件面上，发现仿生样件抗冲蚀磨损性能优于不做措施的样件。(3)“一种具有仿生特性的高压水阀阀芯阀套阀口组合结构”(CN103899766B)中注水口主阀芯、主阀套表面开有仿红柳表面的V形槽，能够有效减少水中泥沙冲蚀，使得流量调节阀寿命增长，降低成本。

以上有关液压阀芯和表面抗冲蚀的研究，为液压滑阀芯的工作棱边抗冲蚀提供了有益的参考，但存在以下不足：

1.认识到阀芯表面的冲蚀磨损与阀口开度、速度和颗粒大小等因素有关，但未提出有效的解决措施；

2.现有的仿生抗冲蚀都是针对零件表面来进行面抗冲蚀设计，对于工作棱边的冲蚀未提出抗冲蚀措施，尤其是基于仿生原理的工作棱边抗冲蚀结构方案；

3.现有液压阀抗冲蚀途径单一，效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作棱边结构、阀芯及滑阀，以解决上述现有技术存在的问题，降低工作棱边在工作中的冲蚀磨损，延长阀芯的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种工作棱边结构，包括端面结构和周面结构，所述端面结构的一端和所述周面结构的一端连接，所述端面结构和所述周面结构的连接处为棱边结构，所述棱边结构与工作棱边对应，所述端面结构上沿远离所述棱边结构的方向依次设置有第一减摩涂层、第一凸起阵列和第一缓冲带，所述周面结构上沿远离所述棱边结构的方向依次设置有第二减摩涂层、第二凸起阵列和第二缓冲带。