關鍵詞：液壓閥芯作用力
液壓控制閥（簡稱液壓閥），是液壓系統中的控制項。任何乙個液壓系統，不論其如何簡單，都不能缺少液壓閥。液壓閥的基本結構主要包括閥芯、閥體和驅動閥芯在閥體內相對運動的操縱控制機構。
其基本工作原理是利用閥芯相對於閥體的運動來控制閥口的通斷及開度的大小，實現對液流方向、壓力和流量的控制。在工作過程中，閥芯要受到多種力的作用。
一、液壓作用力
在液壓閥中，液體重力引起的壓力差相對於工作壓力是極小的，通常可忽略不計，認為同容腔中各點的液體工作壓力相等。液體壓力對與其相接觸的固壁的作用力因固壁不同有兩種情況：
1.平面固壁：液壓作用力fp等於壓力p與承壓面積a的乘積，即fp=pa
2.曲面固壁：液壓作用力應指明作用方向。。即fpx=pax
二、液動力
液體流經閥口時，由於流動方向和流速的變化引起液體動量的變化，使閥芯受到附加的作用力，即液動力。分為穩態液動力和瞬態液動力。以滑閥為例進行分析計算。
圖一滑閥的穩態液動力
1. 穩態液動力：在閥口開度一定的穩定流動下，液流流過閥口時因動量變化作用在閥芯上的力。
穩態液動力可分解為軸向分力和徑向分力。由於一般將閥體的油腔對稱地設定在閥芯的周圍，因此沿閥芯的徑向分力互相抵消了，只剩下沿閥芯軸線方向的穩態液動力。
對於某一固定的閥口開度x來說，根據動量定理(參考圖5.7中虛線所示的控制體積)可求得流出閥口時[圖一(a)]的穩態液動力為
可見，液動力指向閥口關閉的方向。
流入閥口時[圖一(b)]的穩態液動力為
可見，液動力仍指向閥口關閉的方向。
考慮到，所以上式又可寫成
考慮到閥口的流速較高，雷諾數較大，流量係數 cq可取為常數，且令液動力係數,則上式又可寫成：
當壓差δp一定時，可知，穩態液動力與閥口開度x成正比。此時液動力相當於剛度為ksδp的液壓彈簧的作用。因此，ksδp被稱為液動力剛度。
無論液流方向如何，液動力的方向總是力圖使閥口趨於關閉。因此，加大了操縱滑閥所需的力，而且對滑閥的工作效能帶來不利影響。此時，除了採取二級或多級控制方式外，必要時應採取措施補償或消除穩態液動力。
圖二滑閥的瞬態液動力
2.瞬態液動力：在閥口開度發生變化時，閥腔中因加速或減速而作用在閥芯上的力。
該力只與閥芯移動速度（閥口開度變化率）有關，與閥口開度無關。如圖二液體流出和流入閥口的情況，其瞬態液動力fi均由下式表達：
可見，瞬態液動力與滑閥的移動速度成正比，直到粘性阻尼力的作用。當液體從閥口流出時，瞬態液動力的方向與閥芯的移動方向相反，該力阻止閥芯移動；當液體從閥口流入時，瞬態液動力的方向與閥芯的移動方向相同，該力助長閥芯移動。但瞬態液動力在閥芯所受的各種作用力中所佔比重不大，一般忽略不計。
三、液壓側向力與摩擦力
如果閥芯與閥孔都是完全精確的圓柱形，而且徑向間隙中不存在任何雜質、徑向間隙處處相等，就不會存在因洩漏而產生的徑向不平衡力。但事實上，閥芯或閥孔的幾何形狀及相對位置均有誤差，使液體在流過閥芯與閥孔間隙時產生了徑向不平衡力，稱之為側向力。由於這個側向力的存在，從而引起閥芯移動時的軸向摩擦阻力，稱之為卡緊力。
如果閥芯的驅動力不足以克服這個阻力，就會發生所謂的卡緊現象。
圖三滑閥上的側向力(a)倒錐；(b)順錐；(c)傾斜
閥芯上的側向力如圖三所示。圖中p1和p2分別為高、低壓腔的壓力。圖三(a)表示閥芯因加工誤差而帶有倒錐(錐部大端在高壓腔)，同時閥芯與閥孔軸心線平行但不重合而向上有乙個偏心距e。
如果閥芯不帶錐度，在縫隙中壓力呈三角形分布(圖中點劃線所示)。現因閥芯有倒錐，高壓端的縫隙小，壓力下降較快，故壓力分布呈凹形，如圖三(a)中實線所示；而閥芯下部間隙較大，縫隙兩端的相對差值較小，所以b比a凹得較小。這樣，閥芯上就受到乙個不平衡的側向力，且指向偏心一側，直到二者接觸為止。
圖三(b)所示為閥芯帶有順錐(錐部大端在低壓腔)，這時閥芯如有偏心，也會產生側向力，但此力恰好是使閥芯恢復到中心位置，從而避免了液壓卡緊。圖三(c)所示為閥芯(或閥體)因彎曲等原因而傾斜時的情況，由圖可見，該情況的側向力較大。
根據流體力學對偏心漸擴環形間隙流動的分析，可計算出側向力的大小。當閥芯完全偏向一邊時，閥芯出現卡緊現象，此時的側向力最大。最大液壓側向力值為
則移動滑閥需要克服的液壓卡緊力為
式中，f為摩擦係數，介質為液壓油時，取f=0.04～0.08。
為了減小液壓卡緊力，可採取以下措施：
在倒錐時，盡可能地減小，即嚴格控制閥芯或閥孔的錐度，但這將給加工帶來困難。
在閥芯凸肩上開均壓槽。均壓槽可使同一圓周上各處的壓力油互相溝通，並使閥芯在中心定位。開了均壓槽後，引入液壓卡緊力修正係數為k，可將式(5.12)修正為
開一條均壓槽時，k＝0.4；開三條等距槽時，k＝0.063；開七條槽時，k＝0.
027。槽的深度和寬度至少為間隙的10倍，通常取寬度為0.3～0.
5mm，深度為0.8～1mm。槽的邊緣應與孔垂直，並呈銳緣，以防髒物擠入間隙。
槽的位置盡可能靠近高壓腔；如果沒有明顯的高壓腔，則可均勻地開在閥芯表面上。開均壓槽雖會減小封油長度，但因減小了偏心環形縫隙的洩漏，所以開均壓槽反而使洩漏量減少。
(3)採用順錐。
(4)在閥芯的軸向加適當頻率和振幅的顫振。
(5)精密過濾油液。
四、彈簧力、重力與慣性力
1.彈簧力
幾何每個液壓閥中。都設有作用不同的彈簧。液壓閥在工作過程中，與彈簧相接觸的閥芯及其他構件上所受的彈簧力為：ft=k(x0±x)
2.重力和慣性力
重力和慣性力均屬質量力。液壓閥的閥芯等運動件所受的重力一般與其他作用力相比可忽略不計。運動零部件的慣性力及相關的液體質量所產生的慣性力，靜態分析時可不計；動態分析時均應計算。
慣性力的計算要視具體的液壓閥及其結構而進行具體計算。
除上述作用力外，操作力等也是液壓閥上的作用力。
結束語：
液壓閥上的總作用力，不能將各種作用力簡單地相加，應視具體工況進行分析和計算，分析幾種力的最大值是否同時出現，是否因作用方向有所抵消等。
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