一种新型数字流量阀动态特性研究

针对高速开关阀流量小且不连续的缺陷,设计一种新型的两级数字流量阀。其先导级为电机驱动的高速开关转阀,主级为三位四通滑阀。高速开关转阀的启闭频率较高,可以显著减小主阀流量波动。基于两级阀的结构和工作原理,建立数学模型和流量波动模型。在AMESim软件中建立了两级数字流量阀的动态仿真模型,对主阀进行动态位移特性和动态流量特性仿真计算,分析主阀供油压力、面积比、节流槽宽度等参数对主阀阀芯位移动态响应特性的影响以及先导流量、控制腔体积、启闭频率等参数对主阀流量稳定性的影响。结果表明:增大供油压力、启闭频率,减小面积比、节流槽宽度可以提高阀的响应速度;增加启闭频率、增大控制腔体积以及减小先导流量都可以降低主阀流量波动,提高输出流量的稳定性。     

阀芯旋转式高速开关阀的气穴特性研究

提出一种阀芯旋转式高速开关阀,通过阀芯旋转实现高速开关,突破阀芯往复运动结构对开关频率的限制。在此基础上,建立阀内流体模型,利用Fluent软件对不同运动和结构参数下阀口的气穴现象进行数值模拟及量化分析。结果表明：气穴现象主要发生在靠近阀芯沟槽一侧,随旋转角度的增加而减小;气穴范围和气相体积分数的下降速度随出口压力的增加而增大,当出口压力为5 MPa时,气相体积分数迅速下降并在旋转角度为3°时趋于0;改变占空比,气穴未有明显变化;增大阀口流道的倾斜角度,气穴抑制效果显著,可提高输出流量的稳定性。     

板状阀芯旋转式四通换向阀

设计一种新型板状阀芯旋转式四通换向阀,介绍其工作原理和阀口特征,对该液压转阀的静态特性、受力情况和频响特性进行详细分析。研究结果表明:该液压转阀结构新颖,轴向液动力小,过流面积和旋转阀芯角位移严格呈正比,线性度好,增益恒定;调整合适的阻尼系数可以兼顾转阀工作的稳定性和快速性。     

某高速开关阀阀芯液压力影响因素研究

随着数字液压技术的发展,对高速开关阀的性能有了更高的要求,高速开关阀阀芯力学特性决定了其整体性能。建立了某高速开关阀的CFD模型。针对不同工作压差、不同工作温度、不同底座孔径、不同底座角度以及不同开口度的某高速开关阀内部流场速度场进行了分析。分析不同工况下某高速开关阀阀芯液压力影响因素,进一步研究了阀口开度、阀口形状、阀口压差、油液温度对该阀芯液压力的影响规律,为高速开关阀设计提供了理论基础。     

阀芯旋转式高速开关阀稳态液动力矩研究

为突破高速开关阀阀芯行程对开关频率的限制,提出一种阀芯旋转式高速开关阀。采用理论计算与CFD仿真相结合的方法,研究不同阀芯旋转角度下阀芯结构参数变化对阀口过流面积、流量系数、射流角及液动力矩的影响,得到了液动力矩的变化规律。研究结果表明：液动力矩与阀口压差及流量的二次方成正比;压差一定时,液动力矩与阀口过流面积及射流角余弦值成正比,随着阀芯旋转角度增大,液动力矩先增大后减小;流量一定时,液动力矩与阀口过流面积成反比,随着阀芯旋转角度增大,液动力矩逐步减小为零。通过调整阀芯沟槽高度来改变射流角,达到补偿液动力矩的目的。     

新型数字电液比例系统在大中型装载机中的应用

通常大中型装载机液压系统中采用的多路换向阀存在换向操纵力大、响应速度慢、重复误差大等诸多缺点。本文提出了采用数字高速开关阀为先导阀的新型数字电液比例系统的控制方式,当有一定脉宽占空比的信号后,数字高速开关阀动作,主阀控制口可得到与占空比成比例的控制压力,从而控制多路阀主阀芯位移和换向,实现工作装置运动速度及方向控制。     

动座式节流阀阀口特性仿真与试验研究

结合水的理化性质,建立动座式节流阀阀口计算流体力学模型,对其水力特性包括流场、压力场、气蚀、流量压差特性、液动力特性等进行研究。在此基础上,研制一种新型的动座式水液压节流阀,该阀阀座台阶面上压力相等,使阀座所受轴向静压力得以平衡,采用伞状阀座有效补偿由于水冲击振动所引起的液动力;在流体经阀座进入阀芯的喷入口处,设计阀芯中杆结构,使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上,降低了液动力对阀座的冲击和侵蚀。采用Fluent软件建立相应的仿真模型,并就输入压力、阀芯锥角和阀口尺寸对系统动态特征的影响进行仿真分析,在此基础上搭建水液压试验台对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:动座式节流阀阀口处压力迅速降低,开度越小,压降越大;二级阀口处压力变化大而低,易发生气穴现象;引流孔、合适的阀芯锥角及二级阀口结构可有效降低主阀口的工作压差及液动力,减少阀口的气蚀,能有效地提高节流阀的工作性能和使用寿命。     

具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

相较负载敏感系统，采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准，系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节，当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡，从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况，提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置，实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证；建立具有该装置的控制系统仿真模型，通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明：该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小；当负载频率小于50 Hz时，不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确；当负载频率为50～80 Hz时，采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%～30%;主阀芯的振荡减小了约85%。     

基于CFD的阀芯颈部直径对液压锥阀性能的影响研究

采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对锥阀的阀腔内流场进行求解,得到不同阀芯颈部直径D值下不同阀口开度对应的流量、流量系数、阀芯阻力与稳态液动力值,并对解析结果进行了分析。结果表明：在相同阀口开度下,阀芯颈部直径D的变化对流量、流量系数几乎无影响,流量系数保持在0．86左右;阀芯的颈部直径D的变化对阀芯阻力与稳态液动力的影响也很小;阀芯阻力随着阀口开度的增大而减小;稳态液动力随着阀口开度增大而增大。     

带有三角形节流槽的支架换向阀工作性能分析

现有支架换向阀仅可完成支架供液"通"与"断"的开关型控制功能,为解决由此诱发的支架液压系统内压力冲击剧烈问题,提出在主阀芯布置三角形非全周开口节流槽的换向阀改进设计方案。推导出三角形阀口节流面积计算公式,基于AMESim软件搭建了阀芯带有三角形节流槽的液压换向阀模型,进行了原始换向阀与改进换向阀工作性能的对比研究。仿真结果表明:主阀芯增设三角形节流槽后实现了换向阀阀口过流面积的变梯度分段增大,即在阀芯开度小于8 mm时,阀口通流面积平均梯度为5.5 mm~2/mm,在阀芯开度大于8 mm时,这一梯度数值增大至92 mm~2/mm;阀口通流流量与阀口工作压力同样可实现分段变梯度增大,由此可实现后续液压执行机构的平稳启动,并有效缓解液压系统内的压力冲击。该方法可为液压支架大流量换向阀比例化改进设计提供参考。     

基于高空模拟试车台大口径套筒式柱塞阀流动特性分析

为了准确描述大口径套筒式柱塞阀内速度、压力和流阻系数的变化规律,通过Fluent软件模拟开度、压比对套筒式柱塞阀流动特性的影响。结果表明：阀内速度和压力都沿着阀芯轴线对称分布,当开度增加时,轴向射流汇集区速度增大,出口速度随之增大,速度均匀性降低,节流窗口处气流压力减小,轴向压力趋于均匀,流阻系数随开度增加先迅速减小后趋于稳定;当压比增大时,进口速度先保持不变而后不断减小,存在临界压比,速度和压力逐渐趋于均匀,压比越大流阻系数下降越显著。     

活塞泵式湿喷机S管阀系统冲击削弱的仿真研究北大核心

针对活塞泵式湿喷机换向时出现瞬时冲击压力升高,严重影响液压系统元件的问题,提出利用AMESim平台建立S管阀换向系统仿真模型;研究不同比例阀的换向频率、油液体积模量和液压泵的排量对S管阀系统冲击的影响。结果表明:增加频率会缩短比例阀换向时间,系统趋向于不稳定,导致回程的波峰冲击力升高,因此在工程中应选用低频率,以增大换向时间,降低冲击力;在湿喷机运行过程中,体积模量小的液压油液振荡小,冲击力低,系统趋于平稳;当恒功率变量泵的排量增大时,系统起程的波峰冲击力降低、回程的波峰冲击力升高,适当减小排量可以降低比例阀换向时带来的冲击力。     

2D伺服阀二元缝隙流启动阻力及其影响因素

二维(2D)伺服阀具有动态特性好、功率质量比高等特点，启动时阀芯先转动，后在先导级控制油的作用下阀芯轴向运动，故阀芯和阀套之间的二元缝隙流产生的摩擦阻力是影响其特性的重要因素。为研究二元缝隙流对摩擦阻力的影响，对10通径2D伺服阀阀芯右侧的缝隙流进行理论分析和仿真研究。研究结果表明：阀芯上的摩擦阻力与缝隙宽度、入口压力和动壁面运动速度都有密切的关系；其值随着缝隙宽度增加先下降然后增加，存在最优缝隙宽度，且最优值小于一元缝隙流；随着入口压力的增加，摩擦阻力增加，而随着动壁面运动速度增加，摩擦阻力会先增大后减小。实验中2D伺服阀启动时需要克服的启动摩擦阻力仅2.94 N,可以实现大的功率质量比。     

新型电液振动台振动参数的分析

新型电液振动台采用具有双自由度的2D高频激振阀作为电液激振器,其驱动装置采用大功率、大扭矩的液压马达驱动阀芯的径向旋转,阀芯的轴向滑动用电机通过偏心轮机构来驱动.作者对高频激振阀阀口面积波形进行分析,根据已建立的数学模型采用分段积分的方法求解出振动波形的分段表达式,由此振动波形的解析解推导出振动幅值、工作频率、阀芯轴向位移以及阀芯转速之间的相互关系,在电液振动台上进行疲劳试验以验证解析结果的正确性.研究结果表明:加载模式以弹性负载为主的条件下,振动幅值的大小与阀芯的旋转速度成反比,与阀芯的轴向位移成正比,但是当阀芯位移达到某一临界值时,振幅由于压力饱和而不再继续增大,同时工作频率越大,考虑到实际机械设计及加工,振动波形越不容易出现饱和现象.     

结构参数对直动式溢流阀动态性能影响研究

给出直动式溢流阀结构简图及工作原理,建立其流量连续性方程和阀芯动态力平衡方程,结合数学模型基于AMESim仿真软件建立其动态仿真模型,系统研究结构参数对其动态性能的影响规律。仿真结果表明:阀芯质量增大,超调略有增大,动态压力稳定时间延长;弹簧刚度增大,超调减小,稳定压力增大,阀芯位移变化不大;阀芯阻尼增大,压力超调增大,稳定时间延长;阀座直径减小,压力超调减小,稳定压力增大,阀芯位移增大;阶跃流量增大,压力超调增大,稳定压力增大。     

液动多路阀主阀芯瞬态运动的实测

设计建立了液动多路阀阀芯运动过程测量试验台,获得了快速操作先导手柄时液动多路阀的主阀芯位移、主阀芯两端压力、阀油口压力及油缸位移实测信号,得出阀口开启和关闭的时间、主阀芯运动最大速度和加速度等特征量,呈现出液动多路阀主阀芯位移、阀口面积变化、进出油口压力和油缸位移的时间历程.该研究对于深入理解液动多路阀瞬态过程、工作特性及设计具有普适性意义.     

新式旋转阀芯液压阀低压工作条件下转动力矩

介绍一种新式旋转阀芯液压阀的结构和工作原理,并对阀芯低压工作条件下受力在理论上进行分析。应用ANSYS软件对阀芯进行CFD分析,获得了低压工作条件下内部流场的特征,在理论上计算了阀芯工作力矩。通过实验研究获得了低压工作条件下阀芯在不同开口度和压力下的工作力矩,验证了CFD分析结果。转动力矩分析结果说明该型旋转阀芯液压阀低压工作条件下结构简单、稳定,转动力矩较小,控制灵活,选择合适的电机及控制方法可以对阀口开度实现灵活控制,满足液压系统实际需要。     

阀座带锥的圆锥阀流场分析

对阀座带锥度的锥阀流场进行了数值模拟,通过分析得到了流场内部的压力场、速度场值等流场特征参数.根据锥阀在不同工况下的流量和阀口压力分布,可求得阀芯受到的轴向力和流量系数.所得结果为求得锥形阀芯溢流阀特性提供了依据.     

电喷发动机配油转阀的设计及其流场分析北大核心

针对电子喷油器控制难度和精度高的特点,为进一步提高喷油精度,提出一种新型高压共轨喷油器配油转阀,并对阀口流场特性进行数值模拟。介绍转阀结构和工作原理,基于JE4D25A型柴油发动机工作参数,通过理论计算得到阀口关键尺寸,建立阀道流体域物理模型,在Fluent软件下对阀芯转角分别为11.5°、23°和34.5°位置流域模型进行仿真分析,得到流体在阀口处的流动特性。经分析,在怠速和额定转速下,单次配油量分别为0.059 mL和0.078 mL,额定转速下的输出流量比理论计算多6.8%,为后续阀口尺寸优化提供了参考。     

水压圆周缝隙流动特性的仿真研究

对水压圆周缝隙的流动特性进行了比较全面的仿真研究，根据圆周缝隙在不同的几何条件以及边界条件下的流线、速度、压力以及气穴分布图，研究了其流线和气穴的变化特征，着重探讨了系统压力、圆周缝隙的叠合长度和阀芯倒角等参数对阀口流动特性变化规律的影响。仿真结果表明：随着阀芯和阀套的叠合长度增大，阀口的入射角会变小，气体体积最高比值有所下降；阀口倒角之后，流量会明屁增大，出口压力会有轻微下降，出口处气体的含量会有所上升，在圆周缝隙出口处有发生气穴的趋势；进口压力越火，圆周缝隙出口处气穴也越严重。这些结论对水压元件的设计具有直接的指导作用。