基于径向热变形的滑阀滞卡数值研究（英文）

液压滑阀常常在使用过程中伴随着黏性加热现象,这将严重影响液压滑阀的控制特性。为了揭示滑阀的热失效故障,建立带有配合间隙的滑阀热特性模型,运用COMSOL软件内置的共轭传热与粒子追踪模块通过求解滑阀热特性模型,对液压滑阀内的流动与传热过程进行数值解析。结果表明:高温主要出现在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲击的节流槽壁面;由此导致滑阀配合边上产生不均匀径向热变形,固体颗粒物在发生变形的间隙更容易聚集,由此可知,滑阀配合边的径向热变形对颗粒物的污染卡紧有促进作用。这些研究成果为工程技术人员对液压滑阀卡紧现象提供可视化的理解。     

基于流固热耦合的滑阀温度特性研究

针对中高压系统中,滑阀阀芯、阀套（或阀体）间配合间隙较小,且在使用过程中常出现卡紧现象,建立了液压滑阀的计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）三维模型和稳态传热模型（FEA）。利用流固热耦合方法,分析黏性加热效应使油液温度升高导致阀芯变形的现象,得出阀芯在不同开口度和不同阀芯材料下的阀芯温度场分布与变形情况,为液压滑阀的设计计算提供了参考。     

某滑阀卡紧故障机理分析(英文)

针对高温工作状况下由滑阀几何形状引起的阀芯径向液压卡紧力进行了理论推导,进行了温度变化对阀芯与阀套配合间隙影响的温度场仿真分析,并对阀芯与阀套做了热应变分析,得到了滑阀顺锥与倒锥结构对阀芯受力的影响及油液、阀体温度不同情况下滑阀流道的温度场分布。通过对计算结果的分析,得出滑阀卡紧故障的原因,为滑阀设计提供了理论参考。     

液压滑阀配合间隙的卡紧敏感性研究

履带车辆综合传动装置在油源单一、污染严重的工况下,换挡操纵液压阀系统容易因滑阀卡紧而导致换挡不灵敏,更严重的可能因滑阀卡死而导致挂双挡等严重故障。针对这种情况,建立液压滑阀污染卡紧力模型,探究其在综合传动装置的特殊工况下该套液压阀系统的最敏感间隙范围,并对该液压系统搭建台架进行试验验证。结果表明:阀芯和阀孔的平均径向间隙在9.0010.00μm之间时,卡紧力最大,对综合传动装置的特殊工况最为敏感;偏心率对滑阀性能影响非常大,等间隙下偏心率的增大既导致滑阀泄漏量增大,又增大其污染卡紧力。     

高精度液压滑阀卡紧问题分析与改善

液压滑阀卡紧是液压控制系统的常见故障之一。通过对液压滑阀卡紧现象的描述及产生原因的分析,重点论述了通过优化滑阀零件的制造工艺流程减少液压滑阀卡紧现象的方法。     

液压滑阀径向间隙内温度分布的研究

针对液压滑阀在使用过程中因节流发热而发生的阀芯卡死现象,建立了CFD(Computational F lu id Dynam ics)模型。对不同工作压力、不同径向间隙以及不同开口的间隙内温度分布进行了解析,得到了各种情况下径向间隙内的温度场分布,并对计算结果进行了分析,得出工作压力、径向间隙和开口大小对径向间隙内温度分布的影响,为滑阀设计提供了理论参考。     

液压滑阀阀芯卡紧力研究

以ADINA软件的流固耦合求解器为计算平台,对液压滑阀的液压卡紧进行了数字模拟研究。主要研究阀芯与阀套的间隙特性对卡紧力的影响,矩形均压槽对减小卡紧力的作用效果。卡紧力推动阀芯移向阀套,可能导致阀芯卡紧;与偏心距相比,锥角对卡紧力的影响更大;开设均压槽后,能有效地减小卡紧力;通过研究均压槽的位置和结构尺寸对卡紧力的影响关系,得到了均压槽的最优位置及合理的结构尺寸。     

转阀阀芯卡紧现象的分析及减小措施

本文对转阀与滑阀阀芯的各种卡紧现象进行了比较，并着重对转阀的径向不平衡力进行了理论分析，提出了减小转阀卡紧现象的一些具体措施，为转阀在今后的设计应用提供一定的帮助。     

柱塞和滑阀在运动中的液压锁紧和液压定心现象的理论分析

依靠间隙密封的柱塞和滑阀在运动中会产生液压卡死现象,原因之一是由于制造时的几何形状误差会引起液压径向不平衡力,造成液压卡死。柱塞或滑阀当带有很小的锥度时,如果液压力从柱塞大端推动柱塞运动,由于柱塞的自重、液压力或外力作用使柱塞对缸孔中心产生偏心,从间隙间泄漏的压力油对柱塞就作用一个不平衡的液压径向力,此力和引起偏心的力方向一致,其趋势要把柱塞推到缸孔壁上,因此产生液压卡死。这种现象叫做液压锁紧     

液压滑阀卡滞与可靠性分析研究

以某航空器滑油供油系统中的液压滑阀为研究对象,研究摩擦力与液动力对滑阀卡滞的影响。建立阀芯运动的数学模型,包括液压径向力模型、液动力模型和阀芯触壁摩擦力模型。基于AMESim构建滑阀系统模型并进行卡滞现象复现仿真分析,其滑阀受加速度影响,弹簧使阀芯触壁产生的摩擦力过大时导致滑阀卡滞。提出一种滑阀可靠性分析流程,考虑弹簧结构尺寸参数的随机性,采用Monte-Carlo法计算滑阀的可靠性,并对参数进行优化。研究结果表明：弹簧的极限偏差值e1、e2是影响可靠性的主要因素,其中弹簧极限偏差值e2灵敏度更高,通过参数优化获得滑阀无卡滞下的参数适用范围,其分析流程为滑阀中的弹簧选型提供了参考。     

某高速开关阀阀芯液压力影响因素研究

随着数字液压技术的发展,对高速开关阀的性能有了更高的要求,高速开关阀阀芯力学特性决定了其整体性能。建立了某高速开关阀的CFD模型。针对不同工作压差、不同工作温度、不同底座孔径、不同底座角度以及不同开口度的某高速开关阀内部流场速度场进行了分析。分析不同工况下某高速开关阀阀芯液压力影响因素,进一步研究了阀口开度、阀口形状、阀口压差、油液温度对该阀芯液压力的影响规律,为高速开关阀设计提供了理论基础。     

集成式电磁阀设计及阀芯卡滞优化

采用一维软件进行电磁阀参数设计,利用3D制图软件进行建模,使用三维流体软件进行功能校核及优化,设计集成式电磁阀。针对电磁阀卡滞问题,应用CFD方法计算阀芯特定工作位置下的稳态液动力和全工况瞬态液动力;对比轴向液动力、弹簧力与电磁力的平衡关系,校核径向液动力大小,排查设计缺陷,筛选关键参数,进行导向性优化设计。结果表明：增加阀芯槽深或在阀芯出口位置增加坡角设计,能够有效解决电磁阀阀芯卡滞问题。     

基于CFD的伺服滑阀冲蚀磨损特性分析

目的研究颗粒杂质对伺服阀污染磨损的特点及规律,为提高伺服阀使用寿命提供参考意见。方法将计算流体力学与冲蚀理论相结合,建立伺服滑阀流场的冲蚀模型,对滑阀的冲蚀磨损情况进行可视化仿真。结果冲蚀磨损最严重的部位发生在阀口控制面锐缘,且沉割槽端面锐缘的磨损速率明显大于凸肩侧面锐缘。阀口的磨损速率与颗粒浓度基本成线性关系,且正相关,而随着阀口开度的增大,沉割槽和凸肩控制面锐缘的磨损速率均降低。质量流率不变时,阀口磨损速率整体上随颗粒直径的增大而增大,并对某一直径颗粒较敏感,且随着阀口开度的增大,所对应的敏感颗粒的直径也逐渐增大。结论应对阀口部位进行工艺处理,以增强其耐磨性。滑阀多处于大开口度下工作,可一定程度上减轻磨损。大直径颗粒对滑阀磨损更严重,在油液净化过程中应当严格控制。     

多路阀主阀芯不同节流槽对其稳态液动力的影响

针对工程机械用多路换向阀在不同工况下稳态液动力过大或不稳定导致滑阀卡滞,从而影响执行机构的可靠性和安全性,以某型号工程机械多路阀为例,设计矩形、半圆形、U形、2U形4种形式节流槽口的阀口,通过Fluent数值模拟研究在不同阀口开度下的流场特征并确定射流角,根据流场计算结果,搭建不同结构节流槽的滑阀模型,分析节流槽口结构形式对阀芯稳态液动力的影响。研究结果表明：随着阀芯节流槽口逐渐开大,矩形、U形、2U形节流槽阀芯所受稳态液动力变化平稳;当阀芯采用U形节流槽时,其单位节流面积受力变化幅度较大,但阀口稳态液动力仍能保持稳定;半圆形节流槽阀芯所受稳态液动力相对不稳定,梯度较大。     

阀芯旋转式高速开关阀的气穴特性研究

提出一种阀芯旋转式高速开关阀,通过阀芯旋转实现高速开关,突破阀芯往复运动结构对开关频率的限制。在此基础上,建立阀内流体模型,利用Fluent软件对不同运动和结构参数下阀口的气穴现象进行数值模拟及量化分析。结果表明：气穴现象主要发生在靠近阀芯沟槽一侧,随旋转角度的增加而减小;气穴范围和气相体积分数的下降速度随出口压力的增加而增大,当出口压力为5 MPa时,气相体积分数迅速下降并在旋转角度为3°时趋于0;改变占空比,气穴未有明显变化;增大阀口流道的倾斜角度,气穴抑制效果显著,可提高输出流量的稳定性。     

射流管式伺服阀滑阀轴向配磨及零位特性测试系统的研究

射流管式电液伺服阀因抗污染能力强、灵敏度高、失效对中等特点,被广泛应用于航空、航天、船舶及民用等领域。介绍滑阀轴向配磨及零位特性测试系统的测试原理,利用系统建模与仿真软件AMESim建立了滑阀轴线配磨及零位特性的仿真模型,分析滑阀组件四边在不同重叠量下的配磨曲线及零位特性曲线。搭建滑阀轴向配磨及零位特性试验台,验证了滑阀轴向配磨及零位特性试验台的可行性及功能性,对提高伺服阀制造工艺水平,进而提升伺服阀生产效率有着重要意义。     

压电驱动精密流量阀流场分析

为实现对流量的精密控制,利用压电陶瓷的逆压电效应来驱动阀芯运动,建立压电陶瓷驱动精密流量阀和内部流场三维模型,利用Fluent软件分析了阀内部的流场特性,取得了阀稳态时的内部压力场、速度场的分布规律和内部流体的迹线规律。分析结果表明:阀芯节流口处压力损失较大,并形成局部负压,流体在此处速度达到最大且以喷射流形式流入低压腔,阀芯与阀体接触处应采用抗冲刷及高强度材料;阀出口处进行倒圆角处理,可有效消除负压并使流体迹线稳定。     

基于Karnopp摩擦模型的比例阀颤振响应研究

颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。     

阀套开槽对二维阀空化噪声的抑制

二维阀将先导级和功率级集成在一个阀芯上,易于实现阀的快速工作和高频响应,具有结构简单、性能稳定、功重比大等优点。针对二维阀先导级的空化流动,采用计算流体力学方法进行分析。以二维阀先导级结构为研究对象,利用Fluent软件进行数值模拟,对比研究不同阀套结构下阀内流场的流速变化、压力分布、气体体积分数等流动特征。结果表明,在阀套斜槽两侧面开U形槽后,空化现象有所减弱,表现为分析面的射流速度降低,斜槽底面的气体体积分数下降,说明开U形槽后,改变了阀套斜槽内的速度流线,削弱了高速射流流体剪切流动的效果。通过进一步分析阀套斜槽内所设监测点的噪声频谱,发现阀套斜槽两侧面开U形槽结构与原结构相比,在斜槽区空化最严重的后部,噪声降低了10 dB;在模型出口处,噪声降低了3 dB;在斜槽中部,噪声声压级略有增加。说明在阀套斜槽两侧面开宽深比为2.2的U形槽确实能降低二维阀先导级因空化引起的噪声。