基于负载敏感和普通节流复合的挖掘机平地性能提升

针对挖掘机负载敏感系统中因动臂联进油节流槽特定形状导致流量变化线性度差、平地性能不好的问题,设计了优化方案。该方案采用负载敏感和普通节流复合进油的方法解决动臂联进油比例特性不好的问题,即在原有动臂阀芯的基础上增加普通节流槽,负载敏感节流槽开启到进油比例特性不好的区段时,普通节流槽开启,增加的流量确保动臂联进油具有较好的流量变化线性度,从而使动臂速度变化均匀,提高整机平地性能。以某型号小型挖掘机为载体,在相同条件下对改进前后进行了对比测试,试验结果表明:在负载敏感阀芯上增加普通节流槽并依次开启的方案是可行的,具有良好的应用效果。     

节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响

液压滑阀是液压系统中的关键控制部件之一,其结构简单可靠,易于实现流量、压力控制。但是运行过程中由于热负荷产生的微小变形会导致阀芯卡滞现象的出现。当阀芯发生卡滞现象时,可能会严重降低液压阀的精度和灵敏度。基于热-流-固耦合模型,分析了节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响。首先建立了阀内固定开度流道模型,计算获得了不同节流槽形状下阀内流动特性;其次,将流体分析得到的温度场信息作为边界条件加载到热分析中,得到阀芯上的温度分布特性;最后研究了不同节流槽形状下阀芯间隙的变形量,分析阀芯卡滞的变化,为减小阀芯卡滞措施的研究提供参考。     

甘蔗收获机多路阀阀芯的温升及热变形仿真分析

多路阀是甘蔗收获机械液压系统的核心元件,用于控制多个工作装置的协同作业。针对其阀口压差变化大,节流温升明显,易造成阀芯变形卡滞的问题,对多路阀阀芯进行了流固热耦合仿真研究。利用Design Model软件抽取对应流道,并建立不同开度的多路阀流场仿真模型,导入ANSYS Workbench平台进行不同工况下的流固热耦合仿真,分析对比了双U形和三角形节流槽在不同开度、不同进出口压差工况下,多路阀内部流场的流体速度、阀芯温度及变形的情况。结果表明：双U形、三角形节流槽阀芯最高温度始终在节流槽处;随着阀进出口压差增加,油液的最大流速以及两种节流槽型阀芯的最高温度和最大形变量增大,但三角节流槽型阀芯变形相对较小;随着阀口开度的增加,三角节流槽型阀芯温度及最大形变量均小于双U形节流槽阀芯;三角节流槽型阀芯的最大形变量较双U节流槽型阀芯小25.1%。为农业机械多路阀阀芯节流槽设计提供了理论依据。     

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。     

液压平衡阀主阀芯节流槽静态特性研究

液压平衡阀对于控制负值负载下降速度起着关键作用。在分析液压平衡阀主阀芯节流槽的分类和面积计算方法的基础上,推导了三种典型平衡阀主阀芯节流槽的面积公式,并根据实际尺寸,用MATLAB 软件计算得到其阀口面积曲线。分析对比三种典型节流槽的通流能力和流量特性,结果表明K形节流槽的面积曲线线性最好并且通流能力最强,V形节流槽的通流能力最差。对液压平衡阀的设计具有一定参考价值。     

基于流固热耦合的负载敏感多路阀仿真研究

由于多路阀内部流量大、压力高,且流道结构复杂、节流温升大,会造成阀芯发生变形而引起卡滞现象,为此,对多路阀进行了流固热耦合数值模拟仿真研究。首先,利用AMESim和UG软件对负载敏感多路阀进行了建模;然后,利用ICEM对流体域及固体域进行了网格划分;最后,采用ANSYS Workbench平台,在不同工况下对多路阀进行了流固热耦合数值模拟仿真,分析了不同工况下多路阀流场内流体速度、压力分布、节流温升、气穴气蚀以及阀芯变形的情况。研究结果表明:阀芯与油液接触的区域温度受影响较大,而远离油液的区域阀芯温度变化不明显,在油液温度影响下,阀芯上节流槽区域发生膨胀变形,说明节流温升对阀芯的影响主要集中在节流槽附近区域;当主阀口开口度较大,压力补偿器开度较小时,阀内易出现气穴,产生气蚀现象,节流槽处温升非常明显,阀芯变形量较大,容易引起卡滞现象;该研究结论可为多路阀阀芯的结构设计提供理论支撑。     

高液位控制阀节流槽流量特性研究

节流槽的流量特性是主要考虑的因素,节流槽的流量特性对主阀阀芯的运动起关键作用。运用Solid Works软件建立并合理简化了不同切割角的节流槽流场模型,运用Fluent软件对节流槽的流场进行了仿真,并研究了流体流向为正方向和反方向时的节流槽流场;根据节流槽的几何尺寸,推导出了节流槽过流面积的表达式,通过仿真数据,研究了不同切割角的圆缺型节流槽的流量与开度、压力的关系,为节流槽的设计和优化提供了理论依据。     

运加油车底阀稳态流场数值模拟研究

节流槽的流量特性是主要考虑的因素,节流槽的流量特性对主阀阀芯的运动起关键作用。运用Solid Works软件建立并合理简化了不同切割角的节流槽流场模型,运用Fluent软件对节流槽的流场进行了仿真,并研究了流体流向为正方向和反方向时的节流槽流场;根据节流槽的几何尺寸,推导出了节流槽过流面积的表达式,通过仿真数据,研究了不同切割角的圆缺型节流槽的流量与开度、压力的关系,为节流槽的设计和优化提供了理论依据。     

非圆周节流槽在叉车多路阀上的应用

针对叉车多路阀微动特性性能的要求,对目前叉车多路阀上几种常见非圆周节流槽过流面积进行了分析。对阀芯位移与油口通断时形成的压力与流量特性参数进行了研究,运用MathCAD计算软件对现有U形节流槽进行了仿真计算,利用试验设备对U形节流槽的开启闭合进行了数据采集,并将仿真、计算所得数据与实际试验数据进行了对比,建立了较为准确的仿真模型。研究结果表明:通过模拟仿真可有效对叉车多路阀阀芯所需节流槽种类和分布状况进行设计研究,通过试验试制测试叉车新阀阀芯微动特性,可大大改善叉车多路阀阀芯的控制特性,减少研发时间。     

液压多路换向阀组合矩形节流槽稳态液动力分析

基于液压多路换向阀组合矩形节流槽流量微动特性的试验和稳态液动力的计算,对组合矩形节流槽油液流入与流出方向的稳态液动力进行了研究,获得了稳态液动力的变化规律。研究发现:组合矩形节流槽稳态液动力与油液流动方向关系密切,当油液流出组合矩形节流槽时,液动力朝向阀口关闭方向;当油液流入组合矩形节流槽时,液动力随阀芯行程增大由开启方向过渡至关闭方向。由于受到稳态液动力的影响,阀芯的实际控制行程与设计行程存在偏差。在控制启动冲击压力的前提下,采用流入方向组合矩形节流槽结构,阀芯行程偏差较小。     

非全周开口滑阀稳态液动力研究

非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一,其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽,用于获得不同流量控制特性。随着阀口开度变化,阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化,因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等。采用计算流体动力学(CFD)方法,针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究,获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性,并与试验测量结果进行了比较,两者吻合良好;分析比较了流场计算和理论公式计算结果。研究发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大。此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义。     

基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究

液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象,基于流固耦合共轭传热方法,运用COMSOL软件对滑阀内的热-流-固多物理耦合场进行数值计算。结果表明:高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面,由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧;阀芯最大径向热变形量可达1.31 μm,位于节流槽矩形工作边处;黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响,含气泡油液却与此相反,导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响;考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征,而是使计算结果更加符合实际工况。     

双U形节流槽滑阀多场耦合特性研究

液压滑阀在工作过程中阀芯卡滞及磨损现象严重,为了改善阀腔流域特性及液压阀的工作性能,构建了液压滑阀的简化模型,基于计算流体力学对双U形节流槽滑阀阀芯及阀腔内流域动态特性进行了分析.研究了节流槽数量、阀口压差对阀腔内流体速度场、阀芯温度场及阀芯应变场动态特性的影响.研究结果表明,随着阀口压差的增加,流体的最大流速以及阀芯...     

空间转角蚁穴式调节阀复合降压结构设计及仿真分析

空间转角蚁穴式调节阀(ATE调节阀)降压结构复杂,其空间转角蚁穴式节流元件(ATE节流元件)流道融合了转折、扩张、汇合、分流和对冲等流动过程。通过CFD流场仿真,研究在不同压力等级下ATE节流元件级间压力、速度、流量及气体体积分数随降压级数、流道形状、流道关键结构尺寸等参数的变化规律。压降特性仿真结果表明,ATE节流元件能够将一次较大的压降分解成多次的小压降,逐级降压过程压降线性度良好。同时ATE节流元件关键结构参数的仿真研究表明,级间距为7 mm时空化最小,渐缩型节流元件空化程度最小,腰型槽为3 mm时节流元件空化程度最小,出口沉槽倒角不会降低空化程度,增大出口沉槽过流面积会导致空化程度增加。最后搭建了ATE节流元件测试平台,对节流元件在不同压降条件下的压力和流量进行了测试,ATE节流元件级间压力测试与仿真结果的最大误差不超过8%,流量误差平均值约为10%,试验测试与仿真计算结果具有较好的一致性,试验验证了仿真计算的准确性。     

基于CFD的液压滑阀阀芯均压槽的研究

该文首先对液压滑阀阀芯偏心且倒锥时受到的卡紧力进行数学建模,然后介绍了3种不同形状的液压滑阀阀芯均压槽,并用Fluent软件对阀套与阀芯之间的流场进行模拟仿真.最终分析结果表明,在液压滑阀阀芯上加开均压槽虽然会导致滑阀缝隙泄漏量略有增加,但能有效减少阀芯受到的径向不平衡力,避免阀芯发生卡滞现象.     

节流槽个数对滑阀阀芯热变形的影响

针对节流温升及进出口压差导致滑阀阀芯变形引起卡滞的问题,采用Fluent和Workbench分析软件对具有U形节流槽的滑阀、全周开口滑阀的液-固温度场和阀芯热变形进行数值计算。结果表明:在阀口附近及流束冲击壁面有局部高温,由此导致的阀芯变形量达数微米,最大可达到配合间隙(一般10μm左右)的50%。随着U形节流槽个数的增加,阀芯的变形量也会随之增大。全周开口时,阀芯变形量最大,滑阀阀芯的变形可能直接导致卡紧现象。当油液压力单独作用于阀芯时,其导致阀芯发生的变形量非常小,基本可以忽略不计。     

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。     

节流槽型阀口噪声特性试验研究

运用压力分布测量、噪声测试、流场仿真及理论分析对典型节流槽的噪声特性进行了研究。压力分布测量结果与流场仿真吻合良好,在大量试验的基础上揭示了节流槽的噪声特性规律。研究发现节流槽型阀口噪声与流场压力分布特征密切关联,噪声主要取决于节流槽形状、流动方向及背压大小,渐扩形节流槽容易出现啸叫,而具有等截面流道的节流槽噪声较低。此项研究对于具有节流槽液压元件的噪声控制具有重要的理论价值和工程实用价值。     

双向均压槽节流静压气体轴承静态特性分析

为进一步优化径向静压气体轴承的静态性能,提出在传统小孔节流的基础上配合开设轴向和周向均压槽的复合节流式静压气体径向轴承。利用Fluent软件对比分析传统孔式节流与不同形式复合节流静压气体轴承的静态特〖JP2〗性,探究均压槽截面形状及供气压力对轴承静态特性的影响规律;利用正交试验探究节流器各结构参数对承载特性的影响。结果表明：复合节流式静压气体轴承在一定程度上提升了轴承的静态性能,其中均压槽以“口”字形布置以及截面形状为矩形时效果最优;供气压力的增大也可提升轴承静态特性;节流孔直径和均压槽深度对轴承静态特性的影响要大于节流孔深度和均压槽宽度,节流孔直径以及均压槽深度的增大均使得承载力与刚度呈现出先增大后减小的趋势。     

水压伺服阀液压桥路的正交设计与分析

提出了一种前置级采用两级串联固定阻尼孔的双喷嘴挡板水压伺服桥路模型,并对其进行了参量敏感性分析。探讨了喷嘴挡板位移、阀芯运动速度与阀芯两端压力的关系;运用正交设计方法研究了喷嘴直径、串联固定阻尼孔直径、阀芯直径及其运动速度、喷嘴挡板与喷嘴之间初始距离等参量对水压桥路特性的影响。结果表明,喷嘴直径以及喷嘴与挡板之间中位距离越小,阀芯与阀套之间配合间隙越大,阀芯直径越大,阀芯与阀套之间叠合长度越短,压力源压力越高,桥路控制的线性度越好;对于采用二级节流的水压伺服桥路,第一级固定阻尼孔直径越小,第二级固定阻尼孔直径越大,喷嘴前端流道直径越小,阀芯与阀套之间配合间隙以及阀芯直径越大,桥路响应就越快。这些研究结果为水压伺服阀样机的研制奠定了理论基础。