考虑阀芯阀套径向间隙的对称均等负开口液压滑阀压力特性分析

考虑阀芯与阀套之间的径向间隙,建立具有对称均等负开口量的液压滑阀压力特性数学模型,得到了负开口滑阀的压力特性曲线族及其基本特征,分析了径向间隙和负开口量对滑阀压力特性的影响。结果表明：具有负开口量的液压滑阀的压力特性曲线在阀芯位移等于负开口量处存在拐点,在拐点前假设为层流流动,因此负载压力随阀位移变化曲线是线性的,在拐点后为紊流流动,因此负载压力与阀位移成非线性关系;负开口滑阀可弥补阀芯阀套径向间隙的泄漏量,其压力增益随着负开口量的增加而降低;所建立的数学模型,可为电液伺服阀、高端比例阀以及多路滑阀的研制和分析提供技术支撑。     

阀控不对称液压缸系统改进控制策略研究

非对称液压缸具有占据空间小、制造简单且成本低廉等优点,在液压系统中应用极为广泛。但是,在液压伺服系统中,特别是在采用零开口伺服阀控制的阀控缸系统中,由于非对称液压缸活塞两侧的承压面积不同,当伺服阀阀芯在零开口附近做振荡时,液压缸两腔交替供油,活塞运动方向发生交替变化,此时液压缸两腔会产生压力突跳,产生系统振荡及爆振现象,严重时导致管道破裂等情况发生,不仅影响系统的稳定性,使系统无法正常工作,甚至导致液压系统及主机结构破坏。该问题在采用液压系统计算机仿真设计时很容易被忽略,造成设计失败。分析一个实际零开口对称伺服阀控不对称液压缸的液压系统设计案例,对对称阀控制不对称液压缸进行了不相容性分析,明确系统产生"爆振"的原因,以及提出该设计失败后的改进方案。     

滑阀阀芯凹角结构CFD仿真分析与优化设计

液压滑阀作为基础的液压放大元件之一,广泛应用于液压伺服系统。液压滑阀通过节流原理实现对流量或压力的控制,同时阀口节流作用会导致能量损失和剧烈漩涡,影响液压系统的工作性能。以液压滑阀阀芯为研究对象,采用有限元分析软件Fluent研究阀芯凹角结构对滑阀内部流场流动特性和能量损失特性的影响,其次基于粒子群算法对阀芯凹角结构参数进行智能寻优。研究结果表明：“斜边+弧边”形结构阀芯可以有效平缓流场,抑制阀口处漩涡的发生,当阀芯凹角斜线角度为57.4°,圆弧半径为1.14 mm,阀口处最大湍流动能较常规滑阀降低25%。研究成果将为液压阀阀芯结构的设计和优化提供思路。     

水液压节流阀精细调节阀口设计与仿真分析

传统水液压节流阀阀口形式多为球阀式和锥阀式,具有良好的阀口密封性,但其存在着流量分辨率低和阀口特性线性度差等缺点。设计了一种新的非全周开口滑阀阀芯,其阀口形式由该非全周开口滑阀阀芯和空心圆柱阀套构成,具有阀芯行程大的特点。该研究进行了CFD仿真分析,结果显示,非全周开口的阀口形式保证了高线性度的阀口特性,阀芯行程的增大提高了阀口的流量分辨率,该阀口形式能够适应水液压传动系统高精度控制的应用需求。     

对称四通阀控液压缸建模研究

根据对称阀控非对称液压缸的特性,重新定义了负载压力和负载流量,推导出同时适用于对称阀控非对称液压缸和对称阀控对称液压缸的数学模型,为对称阀控液压缸系统的稳态和动态特性分析及液压控制回路的创建提供了理论依据。     

双U形节流槽滑阀多场耦合特性研究

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的最高温度和最大变形增大;随节流槽数量的增加,阀芯的最大变形增大,流体流速及阀芯最大温度变化微弱。该研究为阀芯优化设计提供了参考。     

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。     

《高端液压元件理论与实践》新书介绍

<正>本书系统地论述高端液压元件的理论与实践成果,主要内容有:高端液压元件的由来及演变过程,新型工作介质,射流管伺服阀与冲蚀磨损,压力伺服阀,偏转板伺服阀,直驱式伺服阀,飞行器溢流阀,极端小尺寸双级溢流阀,飞行器减压阀,非对称液压阀,对称不均等正开口液压滑阀,增压油箱与液压附件,新原理双边气动伺服阀,四边气动伺服阀等,成果多为初次公开。书后附有我国航空航天与舰船电液伺服阀代表单位的系列产品结构与参数。     

全周边液压滑阀冲蚀形貌及性能演化特性

针对高端液压元件因滑阀冲蚀磨损引起阀口轮廓变动与性能不确定性问题,考虑颗粒物撞击阀口的概率事件,提出了基于Edwards冲蚀模型的全周边滑阀冲蚀圆角定量计算方法,并以阀控对称缸为例,揭示了四边滑阀各阀口冲蚀后的轮廓及阀特性的演化规律。研究结果表明,阀口的冲蚀圆角由颗粒物尺寸、颗粒物数量、撞击速度、阀口大小等因素直接决定;阀口流量越大、颗粒物数量越多、压差越大,颗粒物的撞击速度就越大;颗粒物尺寸相对阀口开度越大,颗粒物撞击阀口的概率就越大;在阀控缸动力机构中,液压缸的结构尺寸、运动速度、负载决定了各个阀口流量、压降和阀口开度。在负载恒定、液压缸恒速情况下,阀控对称缸4个阀口的流量相同但压降不同,冲蚀后的阀口圆角不一致。冲蚀导致滑阀压力增益降低,泄漏量增大,且产生零偏,零偏位移可通过惠斯通桥路平衡原理求出。     

2D阀控大流量高速开关阀的研究

为控制高速液压缸设计了大流量高速开关阀,开关阀采用二级结构,先导阀为2D高频伺服阀,主阀为大通径滑阀。主阀采用并联双节流边的结构,减小主阀芯行程,减小所需导控流量,减小阀芯尺寸及质量,提高主阀动态响应特性。主阀采用负开口设计,设置死区,确保主阀完全导通过程的快速性。对主阀芯进行了动力学分析,并在MATLAB上建立了阀芯开启时的运动模型,进行了仿真研究。     

Fluent平台上滑阀流态切换现象仿真研究

针对某三级电液伺服阀功率级滑阀,在0～3mm的阀开口量范围内,建立不同阀开口量对应的二维几何模型并进行网格划分,通过Fluent软件仿真得到理想滑阀流量特性曲线,发现该滑阀阀口存在流态切换现象.仿真分析了改变阀杆直径、在阀芯壁面挖槽和阀芯根部倒圆角对流态切换现象的影响,为功率级滑阀的设计提供参考.     

基于FSI的U型节流阀油流粘性热效应分析

在中高压液压系统的使用过程中,液压滑阀经常出现阀芯移动操作困难和阀芯磨损,甚至造成阀芯和阀套间卡死的现象,这是因为液压滑阀因节流产生的粘性加热使油流温升显著,阀芯阀套受热膨胀不同,从而减小了阀套与阀芯间的配合间隙。针对这一现象建立了计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)三维模型和稳态传热有限元模型(Finite element analysis,FEA),并利用流固耦合(Fluid-solid interaction,FSI)计算了U型节流阀在不同工作压力下,不同节流槽口宽度和深度,以及不同开口度的速度场和阀芯表面温度场,并对计算结果进行了分析,得出阀芯在各种情况下的最高温度和最大变形量的变化趋势。     

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。     

液压元件典型激振流场控制理论与方法的研究

本项目主要研究了液压控制元件节流槽噪声特性、噪声评价方法,为液压元件噪声控制及优化设计提供了新思路和方 法,主要成果如下。 (1)提出了阀套移动式压力分布测量方法,建立了包括阀套移动式液压阀压力分布测量、噪声测量和流动气穴显示系统, 压力分布实测结果与流场仿真结果吻合良好,这种压力分布测量方法对于高压、高速、小尺寸复杂流场具有普适性。 (2)通过对非全周开口滑阀液动力流场解析及试验测量,发理滑阀稳态液动力在流动方向变化时,液动力大小和方向都 会发生变化,并通过理论分析证明了这种现象,为控制液动力提供了新的方法及思路。     

DCT离合器压力控制阀充油特性影响因素仿真研究

以双离合器变速箱的离合器液压控制系统中离合器压力控制阀为研究对象,基于AMESim建立了离合器液压控制系统的仿真模型,针对阀的开口形式、阀芯与阀套之间的间隙、初始重叠量3个设计因素进行仿真分析,从而获得阀的设计因素与离合器充、卸油时间的关系。分析结果表明:采用全周开口的阀口形式、减小阀芯与阀套的初始重叠量、增大阀芯与阀套间隙值,都能有效降低离合器的充油时间,提高阀的响应速度。研究为该型电磁阀的优化提供有效的数据,对同类型产品的相关研究具有一定的参考价值。     

具有不均等正开口量的双边滑阀式气动伺服阀特性研究

研究了一种具有均等正开口量或不均等正开口量的双边滑阀式气动伺服阀结构和特性，并作了试验验证。具有均等正开口量的气动伺服阀零位压力为供气压力的80％，零位时泄漏量最大；具有不均等正开口量的气动伺服阀零位压力取决于不均等正开口量大小，且在偏离零位某处时泄漏量最大。理论结果和试验结果十分吻合。     

液压滑阀流动特性分析

为研究液压滑阀的流动性能,采用计算流体动力学(CFD)方法,应用Fluent软件,对不同开口量的滑阀进行仿真,得到阀内流体的速度、压力分布图、流量特性曲线及滑阀稳态液动力。结果表明:流体流经滑阀阀口时,射流角随阀开口量变化,存在附壁流和自由流两种流动状态;阀口流量系数不是常数,在附壁流与自由流状态切换位置,流量系数发生突变,使阀的流量特性变差;稳态液动力随开口量增加而增大,但在自由流和附壁流状态下变化规律不同。研究结果为不同结构形式滑阀的优化设计及试验提供了理论依据。同时将可视化的仿真结果应用到理论教学中,拓宽了现有的教学方式,加强了教学与工程应用之间的有机结合。     

控制单活塞杆液压缸的不对称伺服阀

本文在分析阀控单杆液压缸的流量及压力方程的基础上,分析了用对称伺服阀控制的不足,并在对正、反向运动速度、压力等有特殊要求的场合,讨论了滑阀节流口宽度应满足的条件,通过实例证明了采用非对称伺服阀的控制能达到预期的效果。     

阀控非对称液压缸建模方法研究

从阀控非对称液压缸特性出发,对负载压力和负载流量进行了重新定义,并推导出适用于阀控非对称液压缸和阀控对称液压缸的数学模型,为阀控缸系统的静动态特性分析提供了理论基础。