為0.01S時(shí)的平均速度代替；所W閥忍
[010引 y--油液動(dòng)力粘度，冊(cè)443的運(yùn)動(dòng)粘度為1.9mm2/s;
[0106] Ar--閥忍與閥體孔的單邊配合間隙，運(yùn)里取0.05mm。
[0107] 所W
[0109] 由于液壓油粘度低，并且閥的配合間隙相對(duì)大，所W運(yùn)動(dòng)阻力非常小，所W在計(jì)算 式將其忽略。
[0110] 液壓卡緊力計(jì)算時(shí)，液壓卡緊力的產(chǎn)生是因?yàn)榱黧w在液壓閥閥忍與閥體之間的配 合間隙中的流動(dòng)時(shí)，由于閥忍和閥體孔有錐度和偏屯、量，使圓周方向的不同間隙處存在壓 力分布變化，而對(duì)閥忍產(chǎn)生了一個(gè)徑向不平衡力，同時(shí)由于本設(shè)計(jì)的閥忍與閥體間采用0形 密封圈密封，泄漏量幾乎為零，本設(shè)計(jì)忽略液壓卡緊力；
[0111] 穩(wěn)態(tài)液力計(jì)算公式：
[0112] Fw=Cd地5 A PSin口
[0113] 同時(shí)，由于閥忍的結(jié)構(gòu)，在閥忍換向時(shí)兩口都處于開(kāi)啟狀態(tài)，一邊的液流成下流形 式，一邊的液流成上流形式，但是閥忍受到的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力都朝一個(gè)方向，都與液流方向相 反，所W在計(jì)算式需計(jì)算兩個(gè)球閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。并且閥忍不管是處于左位還是右位，情況 都是相同的，在計(jì)算時(shí)，只用計(jì)算閥忍在一邊的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，閥忍的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力計(jì)算需計(jì)算 兩種情況下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，一種是小開(kāi)口，即S = l/3Smax，一種是閥忍全開(kāi)時(shí)；
[0114] 由此得到，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力總和為：
[0115] XFw=Fwi+Fw2 = Cd地5 A psinai+Cd地（S-S) A psina2
[0116] 式中；
[0117] Cd--為閥口流量系數(shù)，取Cd = I;
[011引 D--閥口直徑；
[0119] 5--閥的開(kāi)口量；
[0120] Ap--閥口兩端壓差(Pa)，小開(kāi)口時(shí)取IMPa，大開(kāi)口時(shí)取0.1 MPa;
[0121] a--液流角，大開(kāi)口時(shí)取a = 69°，小開(kāi)口時(shí)取a = 21° ;
[0122] 由于閥忍的結(jié)構(gòu)，在閥忍換向時(shí)兩口都處于開(kāi)啟狀態(tài)，一邊的液流成下流形式，一 邊的液流成上流形式，但是閥忍受到的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力都朝一個(gè)方向，都與液流方向相反，所W 在計(jì)算式需計(jì)算兩個(gè)球閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。并且閥忍不管是處于左位還是右位，情況都是相 同的，在計(jì)算時(shí)，只用計(jì)算閥忍在一邊的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。
[0123] 閥忍的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力計(jì)算需計(jì)算兩種情況下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，一種是小開(kāi)口，即5 = 1/ 35max,一種是閥忍全開(kāi)時(shí)。
[0124] 當(dāng)閥忍處于小開(kāi)口時(shí)，S = 0.127mm，此時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力總和為：
[0125] XFw=Fwi+Fw2 = Cd地5 A psinai+Cd地（S-S) A psina2
[0126] 5：Fw=4.8N
[0127] 當(dāng)閥處于全開(kāi)時(shí)，S = S = 2mm，此時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力總和為
[0128] XFw=Cd地5 Apsinai = 4.1N
[0129] 閥忍作用力計(jì)算公式：
[0130] 彈黃的最大工作負(fù)荷可按下式進(jìn)行計(jì)算
[0131] Ft2>XFw+Fpi = 8N
[0132] VFw--閥忍上的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；
[0133] Fpi--閥忍上的液壓力
[0134] 取F^ = ISN [013引所W彈黃的剛度：
[0137]式中；
[013引 SFm--摩擦阻力總和；
[0139] Fp--閥忍產(chǎn)生的壓力；
[0140] Fti-彈黃最小工作負(fù)荷。
[0141] XFw一一閥忍圈打開(kāi)時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；
[0142] Ft2一一小彈黃最大工作負(fù)荷；
[0143] Kl-彈黃的剛度；
[0144] 由此得：
[014引開(kāi)啟控制活塞
[0146] 開(kāi)啟控制活塞欲打開(kāi)閥忍，需滿足W下條件
[0147] F開(kāi)i>XFm+Fp+Fti
[0148] F開(kāi)1--開(kāi)啟狀態(tài)閥忍作用力；
[0149] F開(kāi)2--閉合狀態(tài)閥忍作用力；
[0150] SFm--摩擦阻力總和；
[0151] Fp--閥忍產(chǎn)生的壓力；
[0152] Fti-小彈黃最小工作負(fù)荷；
[0153] 當(dāng)閥忍到位后，需滿足W下條件：
[0154] F開(kāi)2> Z Fw+Fp+Ft2_怕；
[015引關(guān)閉控制活塞
[0156] 當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉活塞推開(kāi)主閥忍，此時(shí)需克服自鎖活塞的力和摩擦力還有穩(wěn)態(tài) 液動(dòng)力。閥關(guān)閉時(shí)P、R、C相通，閥處于卸荷狀態(tài)，自鎖活塞內(nèi)的液體失去壓力，關(guān)閉控制活塞 只需很小的力即可關(guān)閉，所W只用計(jì)算關(guān)閉控制活塞在閥開(kāi)始關(guān)閉時(shí)的力。
[0157] 關(guān)閉控制活塞需滿足W下條件
[0159] 回位彈黃彈力計(jì)算公式：
[0160] Ki(Xt+S)= XFwi+XFmi+Fpi
[0161] 式中：
[0162] XFwi--閥忍在569bar全開(kāi)口時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；
[0163] XFmi--閥忍在569bar時(shí)摩擦阻力之和；
[0164] Fpi--球閥忍在569bar時(shí)受到的液體壓力；
[0165] 當(dāng)閥忍到位后，需滿足W下條件，由于閥忍動(dòng)作速度很快，一般<0.Ols,所W為了 閥忍的可靠，假設(shè)控制活塞內(nèi)液體還沒(méi)有來(lái)得及流出，所W此處需計(jì)算控制活塞產(chǎn)生的作 用力。
[0166] KXt>Fgi
[0167] 當(dāng)閥忍到小開(kāi)口位置時(shí)，需滿足W下條件，同樣需計(jì)算控制活塞產(chǎn)生的作用力。 [016 引 K(Xt+S-l/3S max )> Fgi+ X Fwi 小+ Z Fml
[0169] X Fwi小--閥忍在69bar小開(kāi)口時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；
[0170] 第四步，主閥設(shè)計(jì)，根據(jù)之前=步所得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行鎖緊活塞直徑、回位彈黃的 計(jì)算、控制活塞直徑計(jì)算、回位活塞計(jì)算及回復(fù)彈黃的計(jì)算：
[0171] 鎖緊活塞直徑
[0172] 鎖緊活塞在鎖緊位置時(shí)，左右兩先導(dǎo)閥未打開(kāi)，PP壓力作用在控制活塞上的力為 零。鎖緊活塞使左球右移，推桿推開(kāi)右球，使主閥一直保持在打開(kāi)狀態(tài)，進(jìn)油口 P = 69MPa，背 壓為0,閥忍才能鎖緊；
[0173] 回位彈黃的計(jì)算
[0174] 當(dāng)控制油路出現(xiàn)故障時(shí)，閥通過(guò)平臺(tái)腫U泄壓，自動(dòng)關(guān)閉閥忍?；匚粡楛S在 11.7Mpa-27.6Mpa內(nèi)開(kāi)始復(fù)位。鎖緊活塞左腔P < 27.6MPa時(shí)，回位彈黃克服鎖緊舌塞作用 F6、P 口作用在回位控制活塞左端的力Fs、小彈黃的壓縮力和O行圈處的摩擦力開(kāi)始復(fù)位。初 計(jì)算時(shí)不考慮O行密封圈的摩擦力，液壓卡緊力和液態(tài)穩(wěn)動(dòng)力。
[017 引 初始:Fi = Fs
[0176] 取復(fù)位壓力為27.6MPa
[0177] 則取Fs = 265N，回位彈黃工作位置F = 265N，初壓力F = 300N
[0178] 回復(fù)彈黃的計(jì)算
[0179] 當(dāng)P口壓力降低至27.SMpa時(shí)，主閥自動(dòng)關(guān)閉，回復(fù)彈黃復(fù)位密封陶瓷球。
[0180] 閥 口直徑D = 3.5mm
[0181] 閥口受到的液壓力P==265N
[0182] 取回復(fù)彈黃工作位置F = 250N，初壓力F = 200N
[0183] 第五步，復(fù)審校核，根據(jù)第一步的設(shè)定參數(shù)范圍，選定至少一組數(shù)據(jù)，并將選定數(shù) 據(jù)帶入到第二步和第=步計(jì)算得到的具體數(shù)據(jù)中，然后結(jié)合閥體實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行校核復(fù) 審計(jì)算。
[0184] 本實(shí)施例中，所述的第五步需進(jìn)行至少兩組不同參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。
[0185] 本發(fā)明設(shè)計(jì)方法合理，計(jì)算效率和精度高，且設(shè)計(jì)值與實(shí)際使用值更為接近，有效 的提高了深海水下采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥的設(shè)計(jì)工作的可靠性，從而有助于 提高閥體在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性和可靠性。
[0186] W上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述W權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深海采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的深海 采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥設(shè)計(jì)方法包括如下步驟： 第一步，根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境確定設(shè)計(jì)方案，根據(jù)閥體的深海水下運(yùn)行實(shí)際環(huán)境情況，及 工作介質(zhì)情況，初步確定閥體的有效工作環(huán)境適應(yīng)范圍、設(shè)閥體的各項(xiàng)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)及閥 體的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)； 第二步，幾何尺寸校核計(jì)算，根據(jù)第一步設(shè)定的閥體技術(shù)參數(shù)及基本機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)閥體 的幾何尺寸進(jìn)行校核計(jì)算，其中需對(duì)進(jìn)出油口直徑、主球閥閥座內(nèi)孔和推桿直徑、主閥閥口 最小開(kāi)度及主閥芯行程進(jìn)行校核計(jì)算； 第三步，閥體運(yùn)行受力校核計(jì)算，根據(jù)第一步設(shè)定的運(yùn)行環(huán)境及技術(shù)參數(shù)，同時(shí)結(jié)合第 二部計(jì)算得到的機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體尺寸，對(duì)閥體運(yùn)行情況中各受力情況進(jìn)行計(jì)算校核，其中 需對(duì)摩擦阻力、運(yùn)動(dòng)阻力、液壓卡緊力、穩(wěn)態(tài)液力、閥芯作用力及回位彈簧彈力進(jìn)行校核計(jì) 算； 第四步，主閥設(shè)計(jì)，根據(jù)之前三步所得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行鎖緊活塞直徑、回位彈簧的計(jì)算、 控制活塞直徑計(jì)算、回位活塞計(jì)算及回復(fù)彈簧的計(jì)算； 第五步，復(fù)審校核，根據(jù)第一步的設(shè)定參數(shù)范圍，選定至少一組數(shù)據(jù)，并將選定數(shù)據(jù)帶 入到第二步和第三步計(jì)算得到的具體數(shù)據(jù)中，然后結(jié)合閥體實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行校核復(fù)審計(jì) 算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥設(shè)計(jì)方法，其 特征在于:所述的第五步需進(jìn)行至少兩組不同參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種深海采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥設(shè)計(jì)方法，具體設(shè)計(jì)方法包括根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境確定設(shè)計(jì)方案、幾何尺寸校核計(jì)算、閥體運(yùn)行受力校核計(jì)算及復(fù)審校核等四步。本發(fā)明設(shè)計(jì)方法合理，計(jì)算效率和精度高，且設(shè)計(jì)值與實(shí)際使用值更為接近，有效的提高了深海水下采油樹(shù)電液控制閥組雙電高壓換向閥的設(shè)計(jì)工作的可靠性，從而有助于提高閥體在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】F15B13/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105587706
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610071240
【發(fā)明人】俞祖英, 徐著華, 唐孝龍, 王洪杰, 榮一轔, 蒲志林
【申請(qǐng)人】成都?xì)W迅科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年2月2日