基于AMESim的双级保护大流量安全阀开启压力及流量特性影响因素研究

在分析某型双级保护大流量安全阀工作原理的基础上,建立双级保护安全阀的数学模型;借助AMESim16.0软件建立双级保护大流量安全阀及包含安全阀的支架液压仿真模型,进行仿真分析,得到安全阀开启压力、流量特性曲线。为进一步探究影响双级保护大流量安全阀开启压力、流量特性的因素,改变一级直动阀的直径、二级差动阀进液口直径及二级差动阀芯小端直径并在支架液压模型中进行仿真分析。结果表明:一级直动阀阀芯直径为11.5 mm时,开启压力为40 MPa;给定进液口为直径34 mm、二级差动阀芯小端直径为30 mm时,二级差动阀开启压力约为45 MPa。仿真结果为更好地应用双级保护大流量安全阀提供参考。     

以高速开关阀为先导阀的锥阀性能研究

通过分析以高速开关阀为先导阀的锥阀控制腔压力动态响应过程,以及高速开关阀控制锥阀的流量特性,得出了如下结论:锥阀控制腔压力响应过程受阀芯阻尼孔直径及控制腔体积的影响,其中阻尼孔直径对控制腔压力响应速度影响不大,但是稳定后的控制腔压力则随阻尼孔直径变大而变大;控制腔体积越大,其压力响应速度则越慢;当高速开关阀的调制率在一合适范围内变化时,高速开关阀作为先导阀能实现对锥阀较大流量的线性比例控制.     

变刚度弹簧对高压大流量安全阀响应特性的影响规律

随着煤炭综采技术的发展，液压支架受到顶板来压的强度和频率不断增强。为研究高压大流量安全阀在顶板来压时的响应特性，以典型的1 000 L/min大流量安全阀为基础研究对象，分别利用Simulink和AMESim建立模型，分析顶板来压时安全阀的弹簧刚度变化对其响应特性和启溢闭时间的影响规律。结果表明：定刚度弹簧刚度减小能有效减小超调量但阀芯震荡加剧，安全阀压力波动较大；刚度增加能使阀芯振幅减小且更快趋于稳定，但安全阀超调量增加，不利于卸荷溢流；变刚度弹簧能有效减小冲击载荷下安全阀的超调量，提高安全阀的压力控制精度，从而提高安全阀的稳定性和可靠性。此外，设计一种以氮气为气体弹簧的新结构安全阀，仿真结果表明：氮气弹簧安全阀的超调量为9.5 MPa,压力稳定时间61.4 ms,安全阀关闭时液压缸内压力为35.61 MPa,关闭延迟时间为78 ms,为高压大流量安全阀的设计提供了理论依据。     

矿用液压支架大流量安全阀卸荷性能分析

针对液压支架大流量安全阀在冲击载荷作用下不稳定的问题,以矿用液压支架上的FAD500/50型大流量安全阀作为研究对象,依据其结构和工作原理,利用AMESim软件对安全阀过载时的卸荷性能进行仿真分析,得到安全阀溢流时压力与流量动态输出特性以及阀芯运动规律特性。结果表明：在冲击载荷下,安全阀压力超调量和压力超调率分别为5.9 MPa和15%;安全阀开启瞬间阀芯会产生震荡,突变载荷是阀芯产生震荡的主要因素。最后通过试验证明了安全阀回路压力损失随着乳化液流量的增大而增大,但在0~320 L/min公称流量下,安全阀的压力损失低于7 MPa,系统整体运行稳定。     

阀芯直径对液压锥阀性能的影响

采用计算流体动力学方法对锥阀阀腔内的流场进行数值求解,并比较分析不同阀芯直径下不同开口度对应的流量系数与液动力值.结果表明:对应相同开口,阀芯直径的变化基本不会引起流量的变化,并且流量系数基本保持不变,为0.85左右;阀芯直径对阀芯作用力及稳态液动力的影响较小.该结论为锥阀的结构设计提供一定的参考.     

基于正交试验设计的比例方向阀响应时间优化

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明：回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。     

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.     

基于AMESim卸荷溢流阀阻尼孔优化分析

为了优化卸荷溢流阀的动态性能,建立卸荷溢流阀模型,分析卸荷溢流阀在受到流量冲击时安全阀阀芯位移、安全阀出口流量、安全阀进口压力以及主阀出口流量变化情况,得出合理的阻尼孔直径,并在此基础上仿真分析流量平衡时各阀口的流量曲线。结果表明:阻尼孔直径值为1 mm时,易于卸荷溢流阀的性能平衡;各阀口受到流量冲击时,流量波动0.06 s后均趋于稳定。     

基于AMESim的先导阀芯驱动大流量可控阀动态特性仿真研究

为实现比例阀的流量精确控制，设计一种电机带动丝杠推动先导阀芯运动的大流量可控阀。在主阀控制腔内建立开启阀芯所需压力并设置流量连通，从而实现对流量的比例控制；利用AMESim平台进行仿真分析。阶跃响应特性表明：开始时刻，主阀芯发生动作，在t=0.05 s时保持在5.8 mm的开启位移处，主阀出口流量为285 L/min，达到设计标准。启闭特性表明：在t=0.05 s后，主阀芯速度存在显著的滞后性，直至主阀芯开启。级间位置匹配特性表明：开启阶梯信号时，主阀芯也发生跟随运动，完成快速响应；开启斜坡信号时，主阀跟随先导阀发生运动，但仍存在位移响应滞后且形成了0.5 mm稳态误差。     

阀芯前端带旁路阻尼的锥阀型溢流阀特性研究

锥阀型溢流阀"阀芯—弹簧"结构的低阻尼特性使得其系统动态特性较差,不易稳定。为了降低锥阀型溢流阀振动,提出一种阀芯前端带旁路阻尼的新型锥阀型溢流阀结构,建立其数学模型,利用Simulink仿真分析新型阻尼结构锥阀型溢流阀关键参数对锥阀型溢流阀振动特性的影响。结果表明:流量、阻尼孔径、锥角以及锥阀孔径等参数均对锥阀型溢流阀的振动特性存在一定程度的影响,且某些参数如工况流量过小会引起锥阀型溢流阀高频振动。     

煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化特性研究

安全阀是煤矿液压支架水压化的关键元件,但由于水介质的汽化压力较高,导致液压元件在节流口处易产生空化。为了深入研究煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化流场分布,通过Fluent软件,对简化后的安全阀异形阀腔流场分别进行网格和时间步长独立性验证,确定了网格数量与时间步长后对异形阀腔流场进行瞬态分析。通过瞬态模拟仿真结果可知：流场内部存在着一定的周期性空化流动,湍动能条带的前、后端处促进了空化云团的产生、发展和溃灭,空化周期的变化规律和湍动能值的变化趋势相反。速度漩涡和由高速射流区产生的湍动能条带是影响周期性变化的重要因素。     

分流阀控双射流管电液伺服阀研究

针对力反馈射流管电液伺服阀前置级的缺陷,基于劈尖分流原理提出一种新型分流阀控双射流管电液伺服阀。设计以双锥阀芯、分流劈环、双射流管及直杆型反馈弹簧杆等为核心元件的伺服阀结构。确定新结构伺服阀前置级及主阀液流控制的两级控制方案,给出新结构伺服阀前置级力马达磁路、控制阀芯级件及主阀芯组件的数学模型。结果表明:新结构伺服阀输出流量或压力与阀的输入控制电流成比例变化。     

高压清洗机柱塞泵的关键结构的有限元分析及结构优化

针对现有的高压清洗机柱塞泵可靠性低的特点,对某型号的柱塞泵排液阀芯进行了结构分析和优化。利用三维软件Pro/E的建模功能,建立高压清洗机柱塞泵的关键零部件排液阀芯模型,运用Pro/M的有限元功能分析阀芯各部分的受力和位移情况,并在此基础上完成阀芯的结构优化设计。     

六面顶压机合成过程中线性卸压机构的设计与应用

为解决六面顶压机合成过程中超高压卸压不平稳和速度慢的难题,对其卸压机构采用自动、线性方式进行设计及优化。基于液压控制理论,使用AMESim软件建立六面顶压机工作模型、控制模型及线性卸压模型;编制4类不同的卸压工艺曲线,基于经典PID(proportion integral differential)控制理论,对线性卸压模型进行仿真计算,并以阀芯半锥角及阀座节流孔直径为变量,得出满足工艺要求的线性卸压方案。对设计的线性卸压机构进行实际测试,实际压力与设定压力曲线的压力偏差绝对值≤0.01 MPa,符合预期设计要求。      

一种伺服电机驱动的比例换向阀结构设计与特性分析

针对传统的电动伺服比例换向阀存在结构复杂、动态特性差的不足,提出一种伺服电机驱动的大流量比例换向阀,采用定差减压阀进行压力补偿,直流电机作为动力元件,通过丝杠螺母机构连接阀芯轴,以此控制主阀芯的位置。设计双闭环控制系统提高阀芯控制精度。运用动力学原理建立比例换向阀数学模型,对比例换向阀稳态性能进行理论分析,研究其动态性能。进一步利用MATLAB/Simulink软件搭建了比例换向阀控制系统仿真模型,并进行了稳态与瞬态特性仿真。结果表明：比例换向阀阶跃响应速度达到36 ms,验证了所提出的比例换向阀具有较好的响应速度和稳定性;通过瞬态特性仿真得到比例换向阀的阀口流量随电机转角的变化曲线,获得电机转角和阀口流量特性控制函数;验证了采用定差减压阀方案可以在负载变化时进行较为理想的压力补偿,比例换向阀的控制精度达到98%。     

低压密封性能检测回路中溢流安全阀设计

根据煤矿用户对支护装备故障的统计与反馈,当液压系统部分液压阀在低压状态下,出现慢泄漏现象的频次较高。为了适应煤矿井下对液压阀等元件的应急抢修,以确保工作面支护安全,设计一种体积小,便于地面和井下搬运、安装的检测设备。其中,在低压密封性能检测回路中溢流安全阀是其关键组成元件之一。分析现有的直动型溢流阀原理、结构,对其阀芯、阀座、阀体等进行创新性设计,使其在一定压力范围内保持良好的密封性。通过试验验证,溢流安全阀在2 MPa压力下密封可靠,达到矿用液压元件低压密封性能的检测标准。     

GH4169大尺寸合金锻件残余应力试验研究

以采用三联冶炼工艺制备并经锻造和热处理后的GH4169合金大棒材为研究对象,基于钻孔法测量原理搭建了高温合金材料小孔法残余应力测试系统,完成了大规格棒材内部残余应力测量试验研究.采用有限元模拟技术对应变释放系数进行标定,结合试验数据计算残余应力并研究应力的分布特征与规律.研究结果表明,有限元标定的应变释放系数与Kirs...     

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。