МЕТОДИ ТА МОДЕЛІ ВИЗНАЧЕННЯ СИЛ ТЕРТЯ ЗАПІРНО-РЕГУЛЮЮЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ ГІДРОАПАРАТІВ
Ключові слова:
гідропривод, запірно-регулюючий елемент, сила тертя, радіальний зазор, контактне тертя, енергоефективність, надійність.
Анотація
Анотація. Розглянуто фактори, що визначають величину сили тертя запірно-регулюючих елементів гідроапаратів, зокрема вплив радіального зазору, геометрії золотника та гільзи, матеріалів і властивостей робочої рідини. Запропоновано фізичну модель процесу тертя, що враховує сумарну дію контактного та рідинного тертя під час зворотно-поступального та осциляційного руху золотника. Наведено методику визначення критичної та максимальної швидкості руху золотника, а також формули для розрахунку сили тертя у запірно-регулюючих елементах. Розроблені рекомендації щодо оптимізації геометрії, вибору радіального зазору та застосування антиадгезійних покриттів і присадок у робочій рідині для зниження тертя та підвищення енергоефективності й надійності гідроапаратів. Отримані результати мають практичне значення для проєктування та експлуатації промислових гідроприводів.
Посилання
1. Fan S., Xu R., Ji H., Yang S., Yuan Q. Experimental investigation on contaminated friction of hydraulic spool valve. Applied Sciences, 2019. 9(23). 5230. https://doi.org/10.3390/app9235230
2. Li R., Sun Y., Wu X., Zhang P., Li D., Lin J., Xia Y., Sun Q. Review of the research on and optimization of the flow force of hydraulic spool valves. Processes, 2023. 11(7). 2183. https://doi.org/10.3390/pr11072183
3. Hong S. H., Kim K. W. The validity of the Reynolds equation in spool valve analysis considering cavitation. Friction, 2016. 4. 266–276. https://doi.org/10.1007/s40544-016-0125-7
4. Jing Jiang Yan, Jian Ke, Huan Long Liu, Guo Zhi Wang, Da Hai Zhou. The influence of the material properties on the hydraulic spool valve’s viscous temperature rise. Applied Mechanics and Materials, 2013. 365–366.277–280. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.365-366.277
5. Wang Z. Q., Guo L. Y. Investigation for spool sluggishness and jamming of hydraulic proportional remote control valves. Advanced Materials Research, 2012. 488–489. 1762–1766. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.488-489.1762.
6. Chen Q. P., Liu M., Ji H., Xing H. H., Zhao H. K. Characterization of hydraulic spool clamping triggered by solid particles based on mechanical model and experiment research. Applied Sciences, 2024. 14 (19). 8880. https://doi.org/10.3390/app14198880
7. Şen S., Şimşek R. D. Investigation of thermal behavior and orifice flow characteristics of aeronautic hydraulic servo-proportional valve spool-sleeve structure with numerical simulations. International Journal of Aeronautics and Astronautics, 2022. 3 (3). 120–131. https://doi.org/10.55212/ijaa.1208520
8. Chen Q. P., Ji H., Xing H. H., Zhao H. K. Experimental study on clamping force characteristics of hydraulic spool valve. Engineering Failure Analysis, 2021. 129. 105698. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105698
9. Ledvoň M., Hružík L., Bureček A., Polášek T., Dýrr F., Kolář D. Experimental and numerical analysis of flow force acting on the spool of proportional directional valve. Processes, 2023. 11 (12). 3415. https://doi.org/10.3390/pr11123415
10. Gong J., Zhang D. Q., Guo Y., Liu C. S., Zhao Y. M., Hu P., Quan W. C. Power control strategy and performance evaluation of a novel electro-hydraulic energy-saving system. Applied Energy, 2019. 233–234. 724–734. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.10.066
11. Manring N. D. Modeling spool-valve flow forces. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition Proceedings, 2004. https://doi.org/10.1115/IMECE2004-59038.
12. Zhang J., Yang M., Xu B. Design and experimental research of a miniature digital hydraulic valve. Micromachines, 2018. 9 (6). 283. https://doi.org/10.3390/mi9060283
13. Li R., Wang Z., Xu J., Yuan W. Design and optimization of hydraulic slide valve spool structure based on steady state flow force. Flow Measurement and Instrumentation, 2024. 96. 102568. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2024.102568
14. Kuleshkov Y., Rudenko T., Krasota M., Shtompel Y. The features of cog engagement’s functioning of gear hydraulic machines. MAPIEA Journal, 2024. 10 (41). 119–132. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.10(41).1.119-132
15. Ponomarov V. A. On the use of digital hydraulic valves in industry. Visnyk NTU «KhPI», 2024. 1. 95–98. https://doi.org/10.20998/2411-3441.2024.1.14
2. Li R., Sun Y., Wu X., Zhang P., Li D., Lin J., Xia Y., Sun Q. Review of the research on and optimization of the flow force of hydraulic spool valves. Processes, 2023. 11(7). 2183. https://doi.org/10.3390/pr11072183
3. Hong S. H., Kim K. W. The validity of the Reynolds equation in spool valve analysis considering cavitation. Friction, 2016. 4. 266–276. https://doi.org/10.1007/s40544-016-0125-7
4. Jing Jiang Yan, Jian Ke, Huan Long Liu, Guo Zhi Wang, Da Hai Zhou. The influence of the material properties on the hydraulic spool valve’s viscous temperature rise. Applied Mechanics and Materials, 2013. 365–366.277–280. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.365-366.277
5. Wang Z. Q., Guo L. Y. Investigation for spool sluggishness and jamming of hydraulic proportional remote control valves. Advanced Materials Research, 2012. 488–489. 1762–1766. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.488-489.1762.
6. Chen Q. P., Liu M., Ji H., Xing H. H., Zhao H. K. Characterization of hydraulic spool clamping triggered by solid particles based on mechanical model and experiment research. Applied Sciences, 2024. 14 (19). 8880. https://doi.org/10.3390/app14198880
7. Şen S., Şimşek R. D. Investigation of thermal behavior and orifice flow characteristics of aeronautic hydraulic servo-proportional valve spool-sleeve structure with numerical simulations. International Journal of Aeronautics and Astronautics, 2022. 3 (3). 120–131. https://doi.org/10.55212/ijaa.1208520
8. Chen Q. P., Ji H., Xing H. H., Zhao H. K. Experimental study on clamping force characteristics of hydraulic spool valve. Engineering Failure Analysis, 2021. 129. 105698. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105698
9. Ledvoň M., Hružík L., Bureček A., Polášek T., Dýrr F., Kolář D. Experimental and numerical analysis of flow force acting on the spool of proportional directional valve. Processes, 2023. 11 (12). 3415. https://doi.org/10.3390/pr11123415
10. Gong J., Zhang D. Q., Guo Y., Liu C. S., Zhao Y. M., Hu P., Quan W. C. Power control strategy and performance evaluation of a novel electro-hydraulic energy-saving system. Applied Energy, 2019. 233–234. 724–734. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.10.066
11. Manring N. D. Modeling spool-valve flow forces. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition Proceedings, 2004. https://doi.org/10.1115/IMECE2004-59038.
12. Zhang J., Yang M., Xu B. Design and experimental research of a miniature digital hydraulic valve. Micromachines, 2018. 9 (6). 283. https://doi.org/10.3390/mi9060283
13. Li R., Wang Z., Xu J., Yuan W. Design and optimization of hydraulic slide valve spool structure based on steady state flow force. Flow Measurement and Instrumentation, 2024. 96. 102568. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2024.102568
14. Kuleshkov Y., Rudenko T., Krasota M., Shtompel Y. The features of cog engagement’s functioning of gear hydraulic machines. MAPIEA Journal, 2024. 10 (41). 119–132. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.10(41).1.119-132
15. Ponomarov V. A. On the use of digital hydraulic valves in industry. Visnyk NTU «KhPI», 2024. 1. 95–98. https://doi.org/10.20998/2411-3441.2024.1.14
Опубліковано
2025-12-01
Розділ
ПРИКЛАДНА ГІДРОМЕХАНІКА. ГІДРОМАШИНИ І ГІДРОАГРЕГАТИ
