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...     

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。     

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.     

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。     

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。     

油液污染颗粒粒径对滑阀滞卡的影响

针对油液中固体颗粒造成的阀芯滞卡现象,该文以液压滑阀配合间隙为研究对象,探究不同粒径颗粒对阀芯运动滞卡的影响.搭建滑阀滞卡力沿程测量实验台,对阀芯所受滞卡力进行测量,并运用Fluent软件的欧拉模型对不同粒径颗粒在配合间隙中的体积分布进行仿真.结果表明:不同粒径的颗粒进入单边尺寸为0.6 mm的间隙,阀芯所受滞卡力呈脉...     

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。     

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。     

液压元件穴蚀故障的诊断与排除

<正>一台TY220型推土机的传动系统多次发生液压阀卡滞故障。其中转向溢流阀、制动分流阀各卡住两次;变速液压控制随动阀卡住一次;转向滑阀和速度滑阀因卡滞而操纵沉重。当拆检、清洗这些阀时,发现阀体、阀芯(阀芯内的小活塞和分流活塞等)的配合表面全部变黑,即形成积炭层且有小坑与划伤。这是一种典型的穴蚀现象,是因水分或空气侵入液压系统引起的。     

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Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析

基于Fluent流场仿真软件,对某滑阀内部流场进行数值模拟和可视化研究。在相同计算条件下,分别对不同阀口开度下的三维模型进行稳态模拟仿真,得到滑阀内部流场的速度压力、流量特性以及流量系数的变化规律：在相同的压差条件下,随着阀口开度的增大,阀口处的最大速度、流场的最低压力、流量系数都随之降低。通过改变节流槽的形状进行仿真比较,得到流量系数与节流槽截面形状密切相关,在阀口开度相同的条件下,随着进出口压差的增大,半圆形节流槽滑阀的流量系数变化比较明显。研究为滑阀的优化提供了有效数据,并且对同类型产品的相关研究具有一定参考价值。     

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。     

基于FSI的液压滑阀阀芯稳态热分析

针对液压滑阀在中高压系统中,粘性加热使油流温升显著,阀芯受热膨胀,发生磨损甚至卡紧的现象,该文建立了液压滑阀的计算机流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)三维模型和稳态传热有限元模型(Finite Element Analysis, FEA),利用流固耦合(Fluid-Solid Interaction,FSI)计算了阀芯在不同开口度下的速度、阀芯温度和阀芯热变形量,分析阀芯在不同开口度下的最高温度和最大变形量的变化趋势,为液压滑阀的设计提供一定的参考意义。     

液压滑阀阀芯温度场的流-固-热耦合研究

针对液压滑阀在中高压系统的使用过程中,黏性热效应使得油流温升显著,阀芯受热膨胀而出现磨损甚至卡紧,导致液压滑阀失效的现象,建立了液压滑阀的计算流体力学三维模型,从不同开口度、不同槽口深度和宽度三方面进行流场和温度场的耦合分析,得到液压滑阀的最高流速和最高温度大小和区域的分布情况,以及阀芯和阀套的径向变形量,为液压滑阀卡紧机理分析提供了强有力的支撑和参考。     

2D电液比例换向阀阀芯卡紧力分析

针对2D电液比例换向阀阀芯卡滞现象,应用缝隙流动原理,对2D阀芯有无偏心情况下的径向卡紧力进行系统理论分析,得到2D阀芯液压卡紧力计算方法;运用MATLAB软件进行数值计算,得出2D阀芯径向卡紧力与偏心量和高低压孔夹角间的关系;根据2D阀特性,提出2D电液比例换向阀阀芯改进措施,应用Fluent 软件对阀芯表面的流场进行CFD仿真分析,比较了改进前后的流速矢量和压力分布情况,验证了改进措施的正确性。改进后的2D电液比例换向阀在中高压实验中无“卡滞”现象出现,实现了高压大流量的比例控制。     

大通径滑阀阀体强度与配合间隙的优化设计

对于液压滑阀,泄漏和卡紧相互矛盾,与阀体阀芯的配合间隙密切相关。配合间隙过大,泄漏量大,降低或丧失阀的控制功能;配合间隙过小,阀体和阀芯在压力、温度的作用下变形,极易导致阀芯卡死,使阀突然失效;因此合理设计液压滑阀的配合间隙是滑阀研制成功的关键。本文利用ANSYS Workbench Environment平台,建立某大通径二位四通液动换向滑阀的三维有限元模型,采用热-结构耦合的方法,详细研究了阀体阀芯配合间隙随压力、温度及阀体壁厚变化的规律;结合材料及工况条件,对初始配合间隙和阀体壁厚进行了优化设计,在保证阀体强度、避免阀芯卡死的前提下大大降低了泄漏损失,并设计制造出样机进行试验研究,验证了优化设计结果。该优化设计方法对同类大通径滑阀的设计研发具有一定的参考价值。     

节流槽形式对滑阀空化流场的影响

为了提高采煤工作面液压支架推移拉架准确度,降低空化现象对控制滑阀性能的影响,采用Pumplinx建立了不同节流槽形式下滑阀内部流体域动态模型。仿真分析了不同节流槽形式滑阀在不同开度时,压力场和空化分布以及气体体积分数的变化趋势。结果表明:不同节流槽形式对滑阀内部的压力分布和空化分布具有不同的影响;气体体积分数随着阀口开度的增大,呈现先稳定波动然后陡增最后在阀口完全开放后迅速降低的现象;交错分布形节流槽空化剧烈起始位置为4.5 mm,最大气体体积分数约为0.12,相较于其他槽形明显降低。     

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。     

滑阀液动力研究及结构分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。该文采用理论推导与CFD结合的方法,利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验,仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场,分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力,并提出了优化方法。所进行的研究工作对于系统建模分析和滑阀液动力的补偿研究提供了依据。     

基于FLUENT的滑阀液动力研究及结构分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。文中采用理论推导与CFD结合的方法,利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验,仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场,分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力,并提出了优化方法。所进行的研究工作对于系统建模分析和滑阀液动力的补偿研究提供了依据。