基于混合润滑模型的往复密封动特性研究

为研究往复运动密封性能,采用MatLab数值方法建立一种混合润滑模型,该模型包含弹性力学、流体力学和接触力学分析。基于混合润滑模型,研究粗糙度和往复速度对动态往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度等密封性能的影响规律,揭示液压往复密封机制。结果表明:往复运动密封圈处于混合润滑状态,接触区不仅有流体压力,还包含粗糙度接触压力;存在临界粗糙度σ_c和临界速度u_c,当粗糙度σσ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越小的内泄漏,当σ≥σ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越大的外泄漏;当速度uu_c时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越小的外泄漏,当u≥u_c时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越大的内泄漏;随着粗糙度的增加,膜厚与内行程的摩擦力增大,而外行程的摩擦力无明显变化;随着速度的增加,油膜厚度增加,内行程摩擦力减小,而外行程摩擦力变化很小。     

液压支架换向阀的液动力计算方法及其应用

液动力计算模型是液压阀建模和特性分析的基础和前提,液压支架用换向阀流道复杂,其液动力的分析计算与常规液压阀不同,且这种复杂流道下的液动力大小不易通过试验测试得到,计算模型也无法得到较好的验证。为解决这个问题,建立了液压支架用换向阀的复杂流道模型,利用2个控制体将流道划分为两部分,采用理论计算与流场仿真的方法分别研究阀口处和阀芯折弯流道处的液动力,并根据流场分布特征对传统液动力计算公式进行修正,得到了相应的修正系数;而在液动力的验证方法上,不采用传统的直接测试法,而是分别将修正前和修正后的液动力计算公式/min的换向阀数学建模中,通过对比2种情况下换向阀动态特性的仿真结果与试验结果,间接验证液动力修正模型的准确性,避免了直接测试法在应对复杂流道问题时的不足。2种情况下的动态特性仿真与试验结果对比显示,采用修正后的模型进行仿真得到的动态特性与试验所得数据非常接近,而用未经修正的传统计算模型得到的仿真结果与试验结果存在较大的误差,此结果说明了液动力修正模型的准确性,同时验证了复杂流道液压阀的液动力计算方法与试验方法的合理性。本文在液动力的理论分析与试验验证两方面均有不同,并结合工程实际对所用方法进行了验证,提供了面对复杂流道液动力的解决办法。     

液压支架用换向阀流场模拟

以煤矿井下液压支架所用换向阀为研究对象,对模型简化后,利用FLUENT软件模拟其内部流场特性,找出低压区和漩涡区。结果表明,流场中最大速度并不是在锥阀阀口处,而是随着阀口开度的增加而变化。在小开口时,最大速度出现在阀座节流口下游;大开口时,最大速度转移到径向过液孔下游。研究结果可为换向阀的优化设计提供参考。     

新型大流量高水基电液比例换向阀的设计和研究

针对煤矿井下液压支架系统液压冲击大的问题,设计了一款新型大流量高水基电液比例换向阀。介绍了所研制的电液比例换向阀的结构及工作原理,并利用AMESim仿真软件搭建了该阀的仿真模型。研究表明,在斜坡信号输入的情况下,该阀能实现正常换向且主阀口开口大小与输入信号成正比例趋势;在阶跃信号输入的情况下,验证了阀的稳定性并分析了阻尼孔和主阀芯末端锥度对阀性能的影响,发现设置合适的阻尼孔直径有利于提高阀的响应速度,合理选择主阀芯末端锥度大小可以提高阀的稳定性。     

T形滑环组合密封圈密封性能研究

利用ANSYS建立T形滑环组合密封的二维轴对称有限元模型,将密封结构划分为4个密封区域,研究静、动密封状态下介质压力、密封间隙、摩擦因数和T形滑环斜边与垂直线之间的角度,对组合密封圈密封性能的影响。仿真结果表明,T形滑环组合密封可以满足研究的压力范围下的静、动密封要求。其最大Von Mises应力和最大接触应力随介质压力增大而增大,随密封间隙增大而减小;最大Von Mises应力和最大接触应力随滑环斜边与垂直线之间角度增大而增大,当角度为2.5°～7.5°时,组合密封可达到密封要求且滑环不易磨损;摩擦因数越小,组合密封动密封性能越好。     

基于FLUENT的大流量电液换向阀主阀的数值模拟

根据某进口插装式电液换向阀主阀的结构,分析其工作原理,从增加过流断面面积进而增加流量的角度,设计了一款额定流量为1 000 L/min的电液换向阀主阀。运用CFD软件Fluent对阀道内流场进行数值模拟,分析其流场特性。结果表明,所设计的大流量电液换向阀主阀流场压力分布均匀,不易产生气穴与气蚀现象,没有产生明显的漩涡区,证明该阀流道结构合理,符合设计要求。     

乳化液介质带式输送机液压张紧装置系统仿真

设计了一种以乳化液为介质的带式输送机液压自动张紧装置,在AMESim中建立了该装置及带式输送机的仿真模型,对带式输送机在启动、满速运行和机尾自移等工况下的动态特性进行了仿真分析。仿真结果表明,在泵站流量大于一定值的前提下,该张紧装置可满足带式输送机在各种工况下对张紧力的要求;张紧力计算时应充分考虑输送机启动方式和机尾自移时的影响。     

液压支架用大流量换向阀振动冲击分析

大流量电液换向阀的性能好坏直接决定了井下工作面自动化生产效率。针对该阀在使用中易出现的阀芯断裂失效和弹簧损毁的问题,利用AMESim软件研究机械限位行程和阻尼孔对换向阀振动冲击的影响。通过研究发现,机械限位设置不合理容易造成阀芯在开启阶段产生振荡致使弹簧损毁,同时阀芯与机械限位面产生碰撞冲击,致使阀芯薄弱处应力集中并出现疲劳断裂。结果显示,通过合理设计机械限位行程来消除阀芯振荡,同时控制阀芯开启时的加速距离以降低阀芯碰撞速度,减小碰撞应力。合理设计主阀控制腔前端的阻尼孔直径,能在保证阀芯响应速度的前提下进一步大幅减小阀芯与机械限位面的碰撞速度,从而降低碰撞力。     

不规则阀腔液压阀稳态液动力研究

针对不规则阀腔液压阀复杂的流动状况,运用Fluent软件,采用两相流模型,研究阀腔的流场分布,得到阀壁面的压力分布,并通过计算求出阀芯所受的稳态液动力;分析在入口压力相同条件下,阀芯开口度对于阀的壁面压力分布及稳态液动力的影响。结果表明,稳态液动力随着阀芯开口度增大而减小,在阀芯开口度到达一定值后,稳态液动力大小基本趋于稳定。     

大流量换向阀缓冲结构参数优选与试验研究

针对液压支架用换向阀出现的断裂现象,分析其结构与工作原理,在此基础上建立其数学模型。联合AMESim软件与ANSYS/LS DYNA软件模拟研究阀套缓冲阻尼直径对其开启过程机械冲击特性的影响。仿真结果显示,当阀芯开启时,阀套上存在强烈的瞬态机械冲击应力。根据仿真结果对阀套上缓冲阻尼直径进行了优化,优化后阀套上的最大冲击应力降低了52.7%。换向阀疲劳试验结果显示,优化后的阀芯寿命提高了38.3%。该研究为支架用换向阀的可靠性设计提供了一定的参考。