电液比例多路阀的开发和研究

本文介绍了电液比例多路阀的结构、先导级的构成及性能试验。由于先导级的非线性输入输出特性,实现了主阀芯宽操作范围内的比例控制。     

PWM比例多路阀的开发和研究

介绍了ＰＷＭ数字式比例多路阀的原理，结构及性能试验，试验结果表明该阀具有良好性能。     

电液双控负载敏感比例多路阀流量控制研究

针对某连续运输设备行走速度不够，设备行走回路实际流量比设计流量低的问题，采用理论分析、AMESim仿真和实验验证三种方法对其进行了研究。首先结合液压元件原理和现场测试结果，从理论上分析了出现故障的原因，得出解决流量不足故障的理论依据；然后利用AMESim仿真软件对电液双控负载敏感比例多路阀控系统进行建模仿真，验证理论解决方案的正确性；最后通过实验对分析结果进行验证。结果显示，在电液双控负载敏感比例多路阀系统中，较长的先导管路沿程压力损失是造成该系统流量故障的主要原因。数字仿真和试验结果皆表明，增大长管道管径减小压损，或增加先导油源使长管道入口压力增大来补偿先导长管路造成的压力损失，将有效改善行走系统流量不足的问题。     

串联阀芯阀口独立控制多路阀设计及特性研究

现有多路阀存在大流量低压损控制难、动态特性差等问题,且阀芯机械固联,压损大、自由度低,难以满足高端主机对操纵性、节能性、智能化、负载适应性的需求。为此,基于插装阀大流量控制特性好和滑阀微动性能好的优点,创新提出换向滑阀的进出口串接两个流量放大型比例插装阀的新构型,研制串联阀芯阀口独立控制多路阀。两个插装阀可以根据控制需求设计为流量控制或压力控制功能,系统自由度高,具有很高的智能化潜力。为了实现流量和压力的高精度冗余控制,设计串联式双级位移闭环+并联式流量/压力闭环控制策略,通过仿真研究位置、流量、压力三种工作模式下阀的特性。并试制样阀,搭建试验台对压损特性、位移滞环、流量控制特性、动态响应特性和稳态负载特性进行了测试。结果表明,样阀额定流量达到300 L/min,主阀位移滞环小于1%;主阀阶跃响应小于35 ms,具有较高的动态特性;流量最大偏差小于5%,流量控制精度高。     

多路阀阀芯流固热耦合研究

针对多路阀高压大流量,流道结构复杂,节流温升大,造成阀芯易卡滞的问题,采用流固热耦合分析方法对阀芯进行了仿真研究。采用非线性有限元软件ADINA分别建立了阀芯固体模型和阀芯区域流道的流体模型,设置了流固热耦合边界条件,流体计算应用了k-ε湍流模型。在仿真中设置进油压力30 MPa,进油流速0.5 m/s,阀芯初始温度20℃,进油温度分别设置为25, 30, 35, 40℃。通过研究获得阀芯温度受影响区域在与油液接触处,远离油液的区域阀芯温度变化不大,阀芯上节流槽受油液温度影响最大,说明合理设计节流槽结构可降低温度效应对阀芯的影响,阀芯变形主要产生在回油区域,油液温度越高阀芯变形越大,阀芯卡死将产生于回油附近区域,同时随着油液温度的增加,阀芯变形加大,工作腔压力将上升,回油流速将下降。     

多路阀异形阀口结构对微动特性影响研究

针对负载敏感比例多路阀在小开口处流量分辨率低导致的负载窜动的问题,采用理论推导和计算流体动力学方法(CFD)仿真的方法,对主阀阀口过流面积进行了研究,获得了阀口结构对微动特性的影响规律,即减小阀芯小开口处锥角可以减小节流口面积梯度,进而优化微动特性。据此设计了一款新的阀芯,并对新旧阀芯进行实验对比研究。研究结果表明:通过减小主阀小开口处过流面积梯度可以实现流量缓慢平稳变化,提高流量控制精度,增加执行机构启动平稳性,实现比例多路阀微动特性优化。     

工程机械多路阀阀芯表面改性强化技术

工程机械多路阀阀芯表面镀铬的重大缺陷是烧焦、针孔、麻点、凹坑,在直角棱边上呈锯齿状剥离。这些缺陷最大问题是产生毛刺和影响环保,美欧等发达国家已经禁止六价铬使用。随着工程机械对整体式多路阀的可靠性、耐久性要求的提高,迫切需要一种比镀铬更环保、更耐磨、更耐腐蚀的技术来取代阀芯传统的镀铬工艺。该文简要介绍了QPQ技术在多路阀阀芯表面改性强化上的应用。     

工程机械负载敏感比例多路阀抗流量饱和方法

针对目前多数负载敏感比例阀的前置压力补偿阀无法实现流量抗饱和功能,导致压力补偿阀的调压弹簧磨损等问题,设计了一种负载敏感比例多路阀的抗流量饱和方法。首先通过压力传感器检测各执行缸的实时油压值,由控制器采集压力传感器压力信号并比较后确定油压最大值P_max;然后控制器获取系统输出压力值P,计算P与P_max的差值ΔP,并比较ΔP与设置的标准压力差值ΔP₀;最后在ΔP<ΔP₀时,启动抗流量饱和功能,通过修正各执行缸需求流量,控制比例电磁铁的电流值调整阀块的阀芯位移量,改变到达各执行油缸的流量,最终实现抗流量饱和功能。     

电液比例方向流量阀的特性分析及应用

本文对比例阀作了介绍,主要研究将整形对齐后的铜垛送入压机的阀控缸回路中应用电液比例方向流量复合阀代替常规的开关电磁阀,并进行了特性分析。     

工程机械多路阀阀芯镀铬毛刺的检测技术探讨

工程机械多路阀阀芯表面镀铬的重大缺陷是烧焦、针孔、麻点和凹坑,这些缺陷能产生毛刺,在零件应用中该毛刺危害大,如果无去毛刺、光整加工,这种毛刺难于发现,往往会在液压件工作数百小时后掉落,造成卡阀故障。该文简要介绍了检测阀芯镀铬孔隙率的方法,同时提出了快速检测与去毛刺、光整加工相结合的新思路。     

Finite Element Numerical Simulation and PIV Measurement of Flow Field inside Metering-in Spool Valve

The finite element method (FEM) and particle image velocimetry (PIV) technique are utilized to get the flow field along the inlet passage, the chamber, the metering port and the outlet passage of spool valve at three different valve openings. For FEM numerical simulation, the stream function ψ -vorticity ω forms of continuity and Navier-Stokes equations are employed and FEM is applied to discrete the equations. Homemade simulation codes are executed to compute the values of stream function and vorticity at each node in the flow domain, then according to the correlation between stream function and velocity components, the velocity vectors of the whole field are calculated. For PIV experiment, pulse Nd: YAG laser is exploited to generate laser beam, cylindrical and spherical lenses are combined each other to produce 1.0 mm thickness laser sheet to illuminate the object plane, Polystyrene spherical particle with diameter of 30-50 μm is seeded in the fluid as a tracing particles, Kodak ES1.0 CCD camera is employed to capture the images of interested, the images are processed with fast Fourier transform (FFT) cross-correlation algorithm and the processing results is displayed. Both results of numerical simulation and PIV experimental show that there are three main areas in the spool valve where vortex is formed.Numerical results also indicate that the valve opening have some effects on the flow structure of the valve. The investigation is helpful for qualitatively analyzing the energy loss, noise generating, steady state flow forces and even designing the geometry structure and flow passage.     

组合型节流槽对多路阀内流场特性影响的仿真研究

针对工程机械用多路阀阀口压损大、流速高,极易出现阀芯冲蚀磨损的问题,以某型号工程机械多路阀为例,设计不同组合形式的节流槽,研究多路阀阀口节流槽结构形式对阀口流阻损失及多路阀内部流场特征的影响。采用数值分析的方法研究了不同阀口节流槽形式在阀芯开启过程中阀口前后压差、流量、流速等流场特征。结果表明:阀芯采用不同组合型节流槽的流场特征明显不同,VU形节流槽较其他阀口出流线性特性更好,且具有良好的预升压效果,可进一步降低液流对阀芯的冲蚀,减小噪声、振动,保证多路阀工作的稳定性。对高压、大流量多路阀阀芯节流槽口的设计及提升多路阀综合性能具有一定的参考意义。     

Particle Image Velocimetry Measurement of the Flow Field in the Play of the Drilling Pump Valve

The failure of a drilling pump is always due to the break of the drilling pump valve, which is one of the most important but also the weakest parts of the drilling pump. Over the decades, the degradation of drilling pump valves has been investigated extensively and various failure mechanisms have been proposed. However, no experimental test on the fluid has been successfully performed to support some of these mechanisms. In this paper, tests of the flow within the valve play are carried out to investigate the factors resulting in the failure of the valve. In the tests, particle image velocimetry(PIV) technology is employed to measure the flow field distribution of the valve play in the model. From these tests, the distributions of velocity and vorticity of fluid in various valves with different valve angles and different valve lifts are obtained, from which the features of flow fields are derived and generalized. Subsequently, a general rule of the influence of valve angles and valve lifts on the flow velocity is concluded according to chart analyses of maximal velocities and mean velocities. Finally, an analysis is made on the possibility of valve failure caused by erosion and abrasion in a working valve, with the application of the failure mechanisms of drilling pump valves. PIV measurement improves the study on the failure of the drilling pump valve, and the results show good agreement with previous computational fluid dynamics(CFD) simulations.     

高浓度固液两相球阀开启压差特性分析

利用雷诺应力模型和欧拉—欧拉方法对固液隔膜泵出口球阀的开启压差及压力分布特性进行了理论推导与仿真分析,以纯液相压力特征为基础,进一步研究了多参数下高浓度固液两相流进出口压差的变化规律并相应地建立了压差理论及回归数学模型。研究结果表明,球阀出口压力为1.0 MPa,阀球材质为氟橡胶包覆硬铝质芯时,理论分析所得球阀开启所需压差为3.99×105Pa,而球阀开启后,模拟得到进出口压差及轴向液动力迅速衰减,低压力区出现于阀座上下顶角间的10 mm环形阀隙中心区域,其轴向位置随阀口开度增大呈线性下降。当流动介质为高浓度液固两相流时,阀隙内部射流加速段上移至阀座上顶角z=30 mm处,球阀进出口压差达到了单相流压差的8倍以上,并且得到了各物性和操作参数(阀口开度、固相浓度、混合粘度、入口流量等)对压差影响的显著性程度排序。     

基于AMESim的电液比例方向阀流量控制的研究及仿真

比例方向阀在控制执行元件运动速度的过程中,供油压力或负载压力(主要是负载压力)的变化,造成了阀压降的变化和对通过阀口流量的影响,该影响会使执行元件运动速度偏离调定值。为达到由电液比例方向阀驱动的液压缸能有比较平稳的速度,文中采用压力补偿方法来提高电液比例方向阀的流量稳定,并利用AMESim软件对电液比例方向阀的流量控制进行建模和仿真。仿真结果表明,压力补偿方法可以使液压缸的速度不受负载压力的变化而发生较大变化。     

煤液化调节阀湍流特性及稳定性研究

针对湍流流动对煤液化调节阀内部流场稳定性影响,基于粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry, PIV)和能量梯度理论对煤液化调节阀的脉动流场信息进行测量和表征。采用数值模拟和实验相结合的方法,探究了1.2,1.4,1.6,1.8 MPa 4种进口压力条件下(出口压力固定为1 MPa、开度固定为60%)脉动速度均方根、湍流动能等湍流特性参数的变化规律,并结合能量梯度理论对调节阀内流动稳定性展开分析。结果表明,脉动速度均方根的分布与湍流动能的分布具有相似性,高速主流区域位于阀芯头部低速流体的交界处,脉动速度均方根及湍动能值随流速增大而升高,并在轴向位置x为29.73 mm处达到峰值;高速主流与周围低速流体自身剪切产生的速度梯度是造成流场失稳的主要因素;整个流场最不稳定的位置分布在节流口下方阀芯和阀座壁面位置以及高速主流核心区外的剪切层内,进一步揭示了煤液化调节阀失稳机理。     

双离合器自动变速器油轨的流场模拟及其润滑效果评价

运用ANSYS Fluent对双离合器自动变速器的油轨进行了相关研究。对油轨单体进行CFD模拟,并以各出口的质量流量为评价指标,获得了与试验结果基本一致的仿真分析结果。在此基础上,分析了油温变化对各出口质量流量分布的影响。最后,建立了包含油轨的变速器CFD模型,仿真分析了油轨在变速器内部复杂油气两相流下的喷油状况及飞溅油液对油轨喷出油柱的影响,验证了油轨喷油润滑系统设计的合理性。     

激光选区熔化的风场仿真与流道结构优化

针对激光选区熔化的黑烟残留问题,基于E-Plus-M250激光选区熔化成形设备,运用ANSYS ICEM CFD、ANSYS FLUENT等软件对保护气供气流道截面与成形仓黑烟产生区域的截面进行仿真模拟,并根据仿真结果对保护气供气流道进行结构优化。结果表明成形仓粉床面的黑烟残留问题是由激光扫描区域风场分布不均匀造成的。对供气流道结构进行多次改进优化与流场仿真,结果表明,理论上可将进风口截面风速分布标准差值从0.472 7降低至0.182 1。实验验证了优化方案的有效性,采用优化后的流道结构能更有效地去除成形仓中激光熔化金属粉末时产生的黑烟。     

线性液动压抛光加工的流体动压特性研究

基于流体动压润滑原理提出了线性液动压抛光加工方法。借助计算流体力学数值模拟,研究了抛光辊子结构和加工工艺参数对液动压力大小及分布均匀性的作用规律。结果表明：具有矩形微结构的抛光辊子可以在工件表面产生均匀的液动压力;更大直径的抛光辊子、更高的转速和更小的抛光间隙都可以获得更大的流体动压力,但同时也会使液动压力分布均匀性变差。搭建实验平台并进行抛光实验,线性液动压抛光加工后,K9玻璃表面粗糙度Ra值从45.41 nm降低到0.91 nm。     

非全周矩形开口滑阀小开口度时流量及液动力特性研究

电液伺服阀作为液压控制系统的核心元件,其性能的好坏直接关系到控制系统的特性。采用计算流体动力学软件Fluent中动网格技术,对伺服阀滑阀阀口在0.5mm开度内的流动状态进行静、动态仿真,研究其流量与液动力特性。从计算结果可以看出,阀口流量特性仿真曲线与理论曲线在趋势上基本相同。阀芯所受稳态液动力仿真值与理论值增长趋势基本相同。仿真时,阀口开度按给定速度连续增大,阀口打开瞬时,瞬态液动力变化大;阀口打开后,瞬态液动力变化不大,且瞬态液动力数值较稳态液动力小得多。