低压下锥阀振荡空化的可视化试验研究

锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,运用可视化的试验方法,研究锥阀在弹簧预压缩量不变且开启压力低于2.5 MPa时的阀芯振荡过程和阀口空化现象。结果表明,阀芯的振荡型态与流量密切相关。在流量低于2.0 L/min的失稳振荡现象中,阀芯会撞击阀座,阀口处流场瞬间断流,大量气泡在阀口尾部快速溃灭,并出现明显的回弹现象;在流量高于2.6 L/min的失稳振荡现象中,阀芯不会撞击阀座,阀口处出现有空化和无空化两种情况,且有空化失稳振荡时的阀芯振动和压力波动幅值明显大于无空化时;流量介于2.0~2.6 L/min时,阀芯的失稳振荡处于过渡区间,撞击阀座和不撞击阀座的现象都可能出现。     

基于CFD的液压锥阀开启过程流固耦合分析

液压锥阀广泛应用于液压系统的流量、方向控制当中,其开启过程的性能尤为重要。基于动网格技术和流固耦合理论,建立了液压锥阀开启过程的三维流固耦合数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。得到了液压锥阀阀芯的运动情况,对比了阀芯稳态位移仿真值和理论值,仿真值与理论值较吻合;在此基础上,得到了液压锥阀开启过程瞬时的流场、阀芯应力分布规律,并分析了阀芯所受应力集中区域应力数值随时间的变化情况,为液压锥阀的设计及优化提供了依据。     

基于动网格的液压锥阀动态特性研究

采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下,液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况;对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果,仿真值与理论值较吻合;得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。     

振动环境下插装阀的动态特性

为研究强振动环境对二通插装阀工作性能的影响,建立了振动环境下的二通插装阀结构模型及AMESim仿真模型,分别分析振动条件及插装阀结构参数对其动态特性的影响规律。研究表明:基础振动会引起插装阀阀口流量及阀芯开度出现波动现象;阀芯在稳态时的波动程度随基础振动幅值线性增加,振动频率大于20Hz后,波动程度明显。较小的阻尼孔径会使流量上升至最大值的时间增加,但通过阀口的流量更平稳;插装阀在开启状态时,阀芯波动值与阀芯质量呈正相关关系;改变插装阀的面积对改善流量波动现象效果有限;增加弹簧刚度可以改善流量波动现象,但会使通过阀口的流量减小。     

变流量轴向柱塞泵恒压阀性能优化

变流量轴向柱塞泵输出压力的稳定性是衡量性能的重要指标,恒压阀性能对压力稳定有很大影响。利用AMESim建立变流量轴向柱塞泵模型,设置恒压阀不同高压弹簧刚度和回位弹簧刚度进行仿真分析,以变流量轴向柱塞泵输出压力波动幅度和压力降低值为参考,仿真分析发现此工况下高压弹簧刚度为350 N/mm、回位弹簧刚度为10 N/mm时变流量轴向柱塞泵输出压力最稳定;计算控制阀滑阀副不同间隙对应摩擦力并进行仿真分析,发现在控制阀阀芯两端直径差值为4μm、控制阀阀芯和阀套平均间隙为13μm、泄漏间隙为15μm时,泵输出压力整体最稳定;控制阀阀芯开口为正开口时,能提高负载减小后的压力值,阀芯开口为0.03 mm时,泵输出压力更稳定。     

基于动态重叠网格的阀芯振荡空化的研究

锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,将动态重叠网格技术与可视化试验相结合,对锥阀振荡时启闭空化的产生原因进行了研究。结果表明：开阀时产生空化的原因是由于阀口开启时的射流;关阀时产生空化的原因是由于断流后液体惯性产生的低压压力波,且改变阀芯运动速度会对流动造成影响。     

基于重叠网格的阀芯振荡诱导空化的数值模拟

锥阀作为调压阀在工作过程中受到外部激励作用不可避免的会发生轴向振荡,诱导流场中出现空化现象,空化初生、发展及溃灭与阀芯振荡耦合在一起,导致整个液压系统的压力发生大幅波动。针对这一问题,基于OpenFOAM开源平台二次开发出具有动态重叠网格功能的两相空化流求解器,对阀芯振荡诱导空化现象进行数值模拟,结合实验与数值计算结果得出：阀芯振荡关阀阶段阀腔中油液受到惯性作用向出口流动,产生大范围低压区,在低压影响下促使气核剧烈膨胀,在阀腔下游产生二次空化;阀芯振荡开阀阶段阀口处压力梯度大,压差驱动油液高速通过阀口产生射流,导致阀口处形成射流空化,这将为高性能液压阀的设计提供理论依据。     

用ANSYS对海、淡水液压锥阀的流场解析

用ANSYS软件对海、淡水液压锥阀的流场进行解析，解析结果以可视化的速度场和压力场分布给出，从而针对锥阀过流特性的分析结果，对阀座和阀芯的结构进行改进——将阀座与阀芯直接相接处都改为圆弧过渡；改进结构后，明显减小了压力损失和阀内的最小负压值。研究结果对设计低消耗、低噪声海、淡水液压锥阀有一定的指导作用。     

机油泵限压阀阀芯对流量稳定性的影响

车用发动机润滑系统中,机油泵开启压力稳定性差对液压系统压力波动与液压元件安全可靠性与使用寿命有重大影响.通过机油泵试验台的测试实例论证了机油泵球型限压阀芯与锥形限压阀对开启压力波动特性进行的测试和影响分析.研究结果表明:采用球阀芯限压阀的开启压力始终在1.5 MPa附近微幅波动,而采用锥阀的开启压力则波动较大,即采用锥阀芯限压阀开启压力均值为1.1725 MPa,偏差为0.0823,而采用球阀芯开启压力均值为1.515 MPa,偏差为2.4545×10-4,从偏差数据可以得出锥阀芯限压阀数据严重分散,而球阀芯开启压力则在均值附近微幅变化.     

插装式液压锥阀振动特性分析及结构优化

对实际使用中存在振动问题的插装式液压锥阀建立CFD模型并进行不同开度下的稳态计算,稳态计算结果表明:锥尾节流成为主节流导致稳态液动力方向向上,是加剧阀芯振动的重要原因之一。从削弱锥尾节流和改变稳态液动力方向的角度出发对原始结构锥阀进行改进并提出两种改进结构,利用动网格对原始结构和两种改进结构锥阀进行动态CFD计算,得出阀芯在阶跃压力信号作用下的响应曲线。动态计算结果表明:改进结构锥阀相对于原始结构的确可以消振。     

Instability of a poppet valve: interaction of axial vibration and lateral vibration

The dynamics of axial vibration and lateral vibration coexisting in a poppet valve were studied. It is found that the axial movement affects the lateral movement of the poppet via three ways, including the axial displacement, the valve chamber pressure as well as collisions between the poppet and the valve seat. However, the impact of the lateral vibration on the axial one is only by means of collisions between the poppet and the valve seat. The influenced lateral or axial vibration undergoes a transition and sometimes changes from a damped vibration to a chaotic vibration.     

车辆液压管路油液压力脉动传递规律研究

在车辆液压系统中,油液压力脉动常常会诱发管路振动,导致管路产生疲劳破坏。以汽车液压系统管路为研究对象,建立流固耦合力学模型,分析了管路系统在多变工况时压力脉动的传播规律。结果表明:当液压阀突然关闭时,油液脉动会发生突变增大,液压阀关闭时间越快,油液脉动增加的幅度越大,在靠近出口即接近液压阀的位置脉动最大,而远离液压阀的位置脉动较小;当液压阀突然开启时,油液压力脉动增大,液压阀开启时间越短,油液脉动增大幅度越大;当串联工具结构时,由于有工具结构的作用,液压脉动在工具结构附近会增大。研究为液压系统的设计及管路振动分析提供理论依据。     

基于压力分布模式的液压阀空化噪声评价

比较Oshima和Ichikawa由液压锥阀实验所得空化噪声变化和阀座上的压力分布曲线,提出基于压力分布模式评价液压锥阀空化噪声的方法。对实验所用液压锥阀进行CFD解析,得到阀座上的压力分布曲线,与实验所得噪声曲线相比较,找到评价节流口噪声的3种压力分布模式。对带V形节流口的液压滑阀流入和流出两种流动状态进行CFD解析,验证了压力分布模式评价方法在滑阀空化噪声评价中的可行性。     

Design and performance characteristic analysis of servo valve-type water hydraulic poppet valve

For water hydraulic system control, the flow or pressure control using high-speed solenoid valve controlled by PWM control method could be a good solution for prevention of internal leakage. However, since the PWM control of on-off valves cause extensive flow and pressure fluctuation, it is difficult to control the water hydraulic actuators precisely. In this study, the servo valve-type water hydraulic valve using proportional poppet as the main valve is designed and the performance characteristics of the servo valve-type water hydraulic valve are analyzed. Furthermore, it is demonstrated through experiments that a decline in control chamber pressure that follows the change of pilot flow is caused by the occurrence of cavitation around the proportional poppet, and that fundamental characteristics of the developed valve remain unaffected by the occurrence of cavitation.     

水压锥阀流场的CFD计算与分析

建立了水压锥阀的几何模型和数学模型,利用Fluent软件对其内部运动流场进行了CFD解析,解析结果以可视的速度场和压力场分布给出,并对计算结果进行了分析。由分析结果可知：随着锥阀开度的增大,入口速度逐渐增大,流量相应增加。出口压力不变,随着入口压力变大,阀腔负压增大,增大出口压力有助于减小负压．消除气蚀和不稳定。     

基于计算流体动力学解析的液压锥阀噪声评价

结合试验结果和计算流体动力学的解析结果，研究液压锥阀的噪声评价方法。对Oshima和Ichikawa试验所用的液压锥阀进行计算流体动力学解析，得到流入和流出两种工况下，对应不同的锥面夹角时阀座上的压力分布和速度分布。
对压力和速度进行积分加权分析，结合前人试验所得液压锥阀噪声特性，找到一种基于压力分布和漩涡脱离回流的液压锥阀噪声特性评价方法。应用该方法对实际液压锥阀进行噪声评价，评价结果与试验结果一致，证明了该方法的可行性。     

π桥电液比例溢流阀负载特性

设计一种以G型π桥液阻网络为先导控制回路的新型电液比例溢流阀,分析该阀的工作原理,确定该阀的结构及设计参数。建立由π桥电液比例溢流阀液阻的流量压力方程和阀芯力平衡方程构成的稳态特性方程组,通过对稳态特性方程组的线性化处理,得到表述π桥电液比例溢流阀稳态流量压力特性的解析表达式,并由此推导出该阀在理论上实现调压偏差为零的参数表达式,为该阀的参数设计提供正确的计算方法。用数值计算方法计算液阻参数不同时的π桥电液比例溢流阀负载特性。研制π桥电液比例溢流阀样机,完成该样机在不同液阻参数条件下的稳态特性试验。试验与理论研究结果表明,π桥电液比例溢流阀具有比传统电液比例溢流阀更好的负载 特性。     

DESIGN OF NOVEL HIGH PRESSURE- RESISTANT HYDROTHERMAL FLUID SAMPLE VALVE

Sampling study is an effective exploration method, but the most extreme environments of hydrothermal vents pose considerable engineering challenges for sampling hydrothermal fluids. Moreover, traditional sampler systems with sample valves have difficulty in maintaining samples in situ pressure. However, decompression changes have effect on microorganisms sensitive to such stresses. To address the technical difficulty of collecting samples from hydrothermal vents, a new bidirectional high pressure-resistant sample valve with balanced poppet was designed. The sample valve utilizes a soft high performance plastic ＂PEEK＂ as poppet. The poppet with inapposite dimension is prone to occur to plastic deformation or rupture for high working pressure in experiments. To address this issue, based on the fmite element model, simulated results on stress distribution of the poppet with different structure parameters and preload spring force were obtained. The static axial deformations on top of the poppet were experimented. The simulated results agree with the experimental results. The new sample valve seals well and it can withstand high working pressure.