1 两位三通液压滑阀结构及工作原理
两位三通液压滑阀是液压系统的重要组成部分，用于改变液压系统油液流动方向和速度，从而使下游执行机构实现不同功能。其基本结构主要为阀体、阀套、阀芯、供油腔、工作腔和回油腔几个部分，结构示意图如图1所示。
阀芯处于中立位置时，供油腔持续供压并处于密封状态，滑阀内部工作腔和回油腔接通，工作管路与回油管路接通，执行机构无高压油液；向下移动阀芯至工作位置时，滑阀内部供油腔与工作腔接通，供油管路与工作管路接通，执行机构实现对应功能，此时回油腔处于密封状态。
2 两位三通液压滑阀间隙密封结构及特点
由阀芯和衬套共同构成两位三通液压滑阀的间隙密封结构，其结构示意图如图2所示。图2a为无均压槽间隙密封结构，图2b为有均压槽间隙密封结构。采用这种非接触式的密封方式，摩擦阻力小，对零件表面磨损较小，能够较好满足航空类零件的寿命要求[1]。当阀芯和阀体相对运动时，液压油会产生液体电阻，增加流动阻力，从而起到密封效果[2]。
液压滑阀缝隙处流场示意图，如图3所示。缝隙密封处在阀芯活门两侧高压区和低压区之间存在较大压力差，导致高压区附近零件易产生较大变形，均压槽的设计能够在衬筒与活门之间形成锥形缓冲空间，较好地平衡阀芯受到的径向不平衡力，使阀芯在孔内保持良好的对中性，以此达到减少泄露、形成密封的目的。
图3 液压滑阀缝隙处流场示意图
3 故障分析
3.1主要故障
由于液压滑阀要保证阀芯工作时运动灵活，液压滑阀密封存在微小间隙，工作时难以避免会有少量油液漏出。统计现有产品故障情况及跟踪观察可知，两位三通液压滑阀主要故障有两种：内漏量大和工作腔串油。内漏量大主要表现为：压力源蓄压瓶压力下降快，验收试验时阀芯中立位置和工作位置内漏量检查不稳定；工作腔串油主要表现为：验收试验过程中，移动阀芯至工作位置，工作管嘴和回油管嘴同时有液压油流出。
3.2原因分析
根据流体力学基本原理，可以将滑阀间隙等效为同心圆环缝隙流动模型，其流量可通过以下计算公式[3]~[4]计算：
式中，∆p –间隙两端压力差；d-表示阀套直径值；h-表示间隙值，一般为阀套减去阀芯的直径值；μ-表示动力粘度系数，与具体介质有关；l -表示间隙长度。
从上述公式可以看出：通过间隙的流量与间隙两端压力差、孔径大小，间隙值的三次方值成正比，与动力粘度系数和间隙长度成反比。在实际过程中，间隙两端压力差比较稳定；油液动力粘度系数与油液成分和环境温度相关，不易改善；由于产品结构和功能的限制，孔的直径不能改变。因此，要达到较小的流量损失，主要通过优化间隙值和间隙长度进行控制。
4 改进方案
综合考虑零件加工能力、产品低温使用工况、现行产品故障情况，优化阀芯、阀套配合间隙，将间隙值由8um～12um改为6um～8um。
同时增加阀芯和阀套封油凸台宽度，即增加间隙长度，对不同产品改进参数如表1所示。
由于间隙长度更改，为保证滑阀的功能，不同产品的工作行程行程进行了相应更改，改进参数如表2所示。
提高密封性的同时，为减轻密封间隙减小可能带来的径向液压卡紧力，在阀芯上增加11道均压槽，如图3所示。
5 结论
本文以两位三通液压滑阀为研究对象，基于同心圆环缝隙流动原理，分析了油液泄漏主要原因及其影响因素，并针对滑阀结构提出了可行性改进方案：减小滑阀内部间隙值；增加间隙长度；增加均压槽；改进液压滑阀的工作行程。结果表明，该方案大大提高了液压滑阀的内部密封性能和密封稳定性，有效改善了液压滑阀在使用过程中的油液内部泄露问题。
参考文献
[1] 何毓明，彭利坤，宋飞.基于AMESim的液压滑阀中位内泄漏仿真研究[J].液压与气动.2018(5).
[2] 荣刚. 液压滑阀内部结构变形与流量泄漏研究[D]. 杭州：浙江大学, 2015.
[3] 杨秀峰．水压环形缝隙泄漏特性的理论和实验研究[D]．武汉：华中科技大学，2012．
[4] 许福玲，陈尧明．液压与气压传动[M]．3版．北京：机械工业出版社，2007．