高速电磁阀线圈与阀体配合气隙对电磁吸力影响研究

以制动系统液压控制单元中的高速开关阀为研究对象，研究了线圈与电磁阀配合气隙对电磁阀保压性能的影响。建立相关数学模型，对电磁阀保压工作状态的进行仿真，根据仿真模型结果对线圈与电磁阀配合气隙对电磁阀保压特性影响做相关研究。设计了保压实验来验证线圈与配合对电磁阀保压能力的试验，结果证明了理论正确性及模型在电磁阀工程设计中应用的可行性。     

线性高速开关阀的设计及验证

受限于成本原因,电控液压制动系统中多使用高速开关阀,但在液压阀开关控制中电磁阀的敲击噪声、液压冲击噪声和压力波动造成制动控制品质和精度劣化,因此通过脉冲宽度调制控制实现高速开关阀线性化调控性能是此类高速开关阀的设计关键。高速开关阀动态运动特性受瞬态液动力、非线性电磁力与机械惯性、弹簧力综合作用,电磁阀动力学特性决定其线性调控工作范围窄,需要系统设计电磁阀系列结构力学参数,才能实现电磁阀阀口一定开度范围内的多种非线性力的线性化变化。为此,建立高速开关阀与液压控制单元的动力学模型与联合仿真模型,通过仿真与试验验证,分析出阀座锥角、节流孔径、气隙大小等结构参数对电磁阀线性特性的影响。从而设计出合理的电磁阀结构参数,并应用于一款液压控制回路中,实现线性工作范围的拓宽,满足汽车制动安全控制的要求。     

球阀阀口流量特性的试验研究

介绍了球阀阀口流量特性试验装置,对水压球阀在不同结构参数下的流量特性进行了试验研究。试验表明,当阀座半锥角为45°、倒角长度不大于Rcosα/4时,在所有试验的开度和雷诺数变化范围内,球阀有较稳定的流量系数(Cq≈0.9～1.0),且不易出现流量饱和现象;阀座倒角对阀口的流量-压差特性的影响较大,而倒角长度对其影响较小。     

水压锥阀空化射流流场结构与流量特性的相关性研究

为了研究水压锥阀空化流场与流量特性的相关性,对两种阀座结构的水压锥阀内部的空化射流开展了三维动态流场仿真.结果表明,直角型锥阀和倒角型锥阀均在阀芯后沿存在分离流诱发的附着型空化,在阀口下游有漩涡空化;此外,倒角阀座流道内亦存在分离流现象并形成附着型空化.倒角型流道入口处的分离流造成流体的局部加速,对于0.6 mm开口度...     

气动先导式电磁阀的自激振动

电磁阀自激振动将造成气动系统工作不稳定,同时也是系统的主要噪声源之一。为了获得电磁阀在不同工作条件下自激振动特性,对气动先导式电磁阀自激振动进行数值与试验研究。建立电磁阀阀芯振动与流体流动相耦合的动力学模型,模型得到试验验证。获得不同工作压力、工作流量时电磁阀工作状态,讨论电磁阀结构参数对自激振动的影响。结果表明,当工作压力、工作流量较小时,系统平衡点不稳定,电磁阀在经受任意微小扰动时就将产生软自激振动。随着工作压力、工作流量的增加,电磁阀将依次出现软自激振动、硬自激振动、稳定工作三种状态。增加电磁阀阀口直径db、降低阀口直径da、弹簧预压缩量z0和阀芯半锥角α将提高电磁阀的抗扰动能力,扩大电磁阀的稳定工作范围。     

高速开关电磁阀阀芯动态模型设计及研究

为了实现当前对汽车制动系统中对制动力控制的线性要求,详细研究了制动系统中核心控制部件电磁阀的结构,通过对电磁阀中重要部件阀芯的受力分析,细致分析了电磁阀阀芯的运动特性,从应用层面上给出了阀芯运动的数学模型,并针对阀芯的运动过程建立了基于实际运动的物理状态模型,建立新的动态数学模型并进行仿真。根据仿真结果对电磁阀进行实际的流量控制试验,验证得出建立的数学模型具有实际应用指导效果,并得出了电磁阀实际的运动特性与仿真模型一致的结论。     

基于CFD方法的钻井液锥阀流场模拟及结构分析

本文基于计算流体力学方法,采用幂律流变模型和RNG k-ε湍流模型对钻井液锥阀阀口处的内部流场进行数值仿真计算.通过对流场内流线形状、压力和流速的大小及其分布情况进行分析,着重研究了阀芯半锥角、阀芯结构、阀座倒角等对锥阀流场的影响.研究结果对以钻井液作为介质的液压锥阀的设计和优化具有一定的借鉴意义.     

放气过程中换热系数的确定以及放气电磁阀流量特性的辨识

给出定容积放气过程的热力学模型,并基于自然对流换热准则关系式和已知流量特性的电磁阀放气压力曲线确定模型中的换热系数.采用该模型对一个流量特性已知的电磁阀放气过程进行压力和温度仿真,仿真结果表明基于自然对流的放气模型的仿真曲线和试验曲线非常接近,能够很好地反应实际放气过程.应用该模型并结合放气压力曲线对放气电磁阀的流量特性进行辨识,结果证明这种方法能够准确且方便地测量出电磁阀的流量特性.     

GDI喷油器针阀动力学特性研究

针阀动力学行为是影响GDI(汽油直接喷射式）喷油器工作稳定性和可靠性的关键因素。为了揭示不同参数对针阀动力学特性的影响机理,以某款GDI多孔喷油器为对象,依据针阀的受力特点建立了针阀动力学模型和GDI喷油器AMESim工作过程仿真模型,仿真分析了阀座锥角、阀座与钢球的接触方式、阀针运动质量等参数对针阀动力学特性的影响规律。结果表明：适当减小阀座锥角、增大阀座与钢球的接触面积、减小针阀运动质量可有效抑制开启或落座过程中针阀的振荡幅度。根据仿真分析结果对GDI喷油器的结构进行了综合改进,结果表明,结构改进后,GDI喷油器针阀的动力学特性得到显著改善。     

基于AMESim的新型PDMS微阀动态特性仿真研究

针对一种新型的可用于气动微流控芯片气压控制的电磁致动微阀的进一步研究和应用问题,在阐述了其结构和工作原理的基础上,利用AMESim软件建立了相应的动态仿真模型,对其流量、压力动态特性进行了分析,并且给出了该种微阀和传统气动电磁阀的流量、压力动态特性的对比分析结果.该种新型的电磁致动微阀由微流控芯片的上层PDMS平膜、具有微流道的下层PDMS厚膜和电磁致动器构成,电磁致动器通过安装在阀座上的玻璃片与PDMS微流控芯片实现了集成.而且,采用这种集成化的新型微阀的控制方式相较于传统采用气动电磁阀的控制方式,具有成本低、体积小、易于与微流控芯片集成等优点.研究结果表明,采用这种新型PDMS微阀对微流控芯片进行驱动和控制可以获得较好的动态特性,并且该研究对电磁致动微阀的进一步研究和应用提供了一定的理论指导.     

一种用于自动变速器的比例电磁阀研究

介绍一种用于自动变速器的比例电磁阀结构,研究比例电磁阀的分析、设计方法及其稳态和动态特性。在结构分析的基础上,分析其工作原理,将比例电磁阀分为电场、磁场、机械和流体四部分,分析这四部分的内在耦合关系。建立各个部分的动态特性数学模型并进行耦合仿真分析,对比例电磁阀电磁特性进行研究,通过与试验结果对比,初步验证耦合仿真模型的正确性。 通过计算分析电磁阀内部参量的动态变化特性,为优化电磁阀设计奠定基础。在液压部分中,进油口采用球阀,排油口采用喷嘴挡板阀,通过控制排油口的开度可以进行流量控制,间接控制油压输出。在比例电磁阀开启时,电磁力与弹簧力的总和与球阀的液压力相平衡的工作模式,使该比例电磁阀具有开关响应快、输入电流与输出油压线性关系好的特点。研究结果表明,该比例电磁阀阀芯位移0.2 mm ,开启响应时间在2 ms以内,油压建立在4 ms以内,适用于自动变速器换挡执行回路中。     

高速径向柱塞泵配流阀的动态特性与结构优化研究

针对高速液压泵的研制过程中,配流阀响应频率与泵转速的匹配问题,对柱塞泵系统的流量特性、配流阀滞后问题及结构优化进行了研究。通过阀芯力平衡方程,建立了配流阀动力学模型,基于经典控制理论,通过求解力平衡方程确定了系统传递函数,并对其时间响应进行了验证;在理论分析的基础上,应用AMESim软件,分析了高速阀配流系统的动态流量特性,研究了锥阀和球阀两种阀芯结构以及泵转速对系统动态特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高,系统回流明显,使容积效率明显下降;锥阀更适合高速阀配流系统,同时在锥阀底部设置阻尼孔,可明显减缓阀芯对阀座的冲击力,提高阀座的使用寿命。     

阻尼可调减振器用电磁阀研究

基于阻尼可调减振器用先导溢流电磁阀的结构特征,在Ansoft Maxwell环境下对电磁阀电磁力进行有限元仿真计算,通过对计算结果的分析获得激励电流与电磁力成近似线性关系的电磁阀行程段(0.4~1.0)mm。将电磁阀电磁力的计算结果导入AMEsim环境下的电磁阀仿真模型中,仿真分析不同电流下电磁阀特性,通过对比阻尼可调减振器的仿真与试验结果间接验证电磁阀仿真模型的正确性。在此基础上分析定值激励电流下电磁阀的压缩弹簧刚度,阀芯锥角,阀芯导向间隙对阀芯稳定开度的影响情况,仿真结果的获得可为该类型的电磁阀设计提供参考。     

不同阀口形态对内流式锥阀液动力的影响

研究了阀芯和阀座上是否有倒角存在的两种不同阀口形态下，内流式锥阀阀芯所受液动力的特性。采用CFD仿真模拟的方法，分别对两种阀口形态下，阀芯在不同开度、不同流量下所受液动力进行了数值求解，并对其液压阀的压降曲线进行了比较，最后，对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明，随着阀口形态的变化，阀芯所受液动力的方向和大小都相应地发生了改变，而两者的压降几乎没有变化，对于阀芯所受液动力优化有重要指导意义，此外，由网格无关性验证结果可知仿真结果是可靠的。     

电子控制空气悬架高度调节过程非线性模型

电子控制空气悬架的高度调节过程是一个复杂的非线性过程,为研究高度调节过程中对空气弹簧充气或者排气时悬架的动力学特性以及作为后续悬架高度控制策略的研究基础,对电子控制空气悬架高度调节中的弹簧内气体热力学过程、簧载质量动力学过程进行分析,推导出高度调节过程中电磁阀开启期间和关闭后的空气弹簧内压力梯度方程、气体回路的流量方程、以及簧载质量动力学方程,建立带电磁阀功能的高度调节过程非线性模型,并通过电磁阀在不同脉冲时间下空气弹簧充气和排气的整车试验对所建立的高度调节过程模型进行验证,试验结果与仿真结果吻合较好。研究结果表明所建立的模型能正确描述电磁阀关闭前后空气弹簧内的气体状态以及电磁阀关闭以后的悬架在阻尼力作用下运动的迟滞特性。     

水压球阀在不同阀口形式下的流体作用力研究

针对水液压直驱球阀,研究了球阀的阀座上是否存在倒角的2种不同阀口形式对阀芯所受稳态流体作用力特性的影响;采用基于COMSOL Multiphysics的CFD仿真的方法,分别对2种阀口形式下,阀芯在不同阀口开度、不同进出口压差下所受稳态流体作用力进行了数值求解,并对比了2种阀口形式下的通流流量大小,最后,对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明,阀口形式不同时,阀芯所受的稳态流体作用力的大小和方向不同,阀口的通流流量不同;网格无关性验证仿真结果是可信的,此研究可用于指导直驱球阀的结构优化设计。     

高速开关电磁阀力控系统线性增压控制研究

针对防抱死制动系统线性增压需求,建立某高速开关电磁阀阀芯力平衡数学模型,给出阀芯平衡状态附近线性化增量微分表达式,建立液压缸压力变化数学模型,给出液压缸压差的增量表达式,得到高速开关电磁阀力控系统压力和通电电流的传递函数。通过某高速开关电磁阀电磁场和流场的有限元分析,得到阀芯所受电磁力、阀芯所受液压力及流量随阀口开度的变化曲线,研究电磁力、液压力与流量之间的定量关系,阐述高速开关电磁阀力控系统线性增压基本原理,给出力平衡点的稳定条件,提出能够实现线性增压的控制方式;结合流场、电磁场分析结果建立某高速开关阀整体模型,对电磁阀开启过程进行仿真,并进行线性增压试验,验证了该控制方式对于恒流量输出的可行性和仿真计算方法与结果的正确性。     

低压下锥阀振荡空化的可视化试验研究

锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,运用可视化的试验方法,研究锥阀在弹簧预压缩量不变且开启压力低于2.5 MPa时的阀芯振荡过程和阀口空化现象。结果表明,阀芯的振荡型态与流量密切相关。在流量低于2.0 L/min的失稳振荡现象中,阀芯会撞击阀座,阀口处流场瞬间断流,大量气泡在阀口尾部快速溃灭,并出现明显的回弹现象;在流量高于2.6 L/min的失稳振荡现象中,阀芯不会撞击阀座,阀口处出现有空化和无空化两种情况,且有空化失稳振荡时的阀芯振动和压力波动幅值明显大于无空化时;流量介于2.0~2.6 L/min时,阀芯的失稳振荡处于过渡区间,撞击阀座和不撞击阀座的现象都可能出现。     

基于Fluent的电磁阀阀体设计与仿真

电磁阀阀体是用于控制流路通断和气体流量的关键部件,通过计算得到流量控制口参考截面积值,建立阀体结构模型。抽取流道结构,使用fluent软件对芯轴不同开启行程的流道进行流体动力学仿真,得出一定条件下不同开启行程时气体秒流量值。通过对仿真结果进行分析,确立能够满足压力损失要求和流量要求的芯轴最小开启行程值,对阀体进行优化设计并计算出结构优化后的阀体流量系数。为电磁阀阀体的设计提供了重要的参考和依据。     

液压锥阀内部流场的三维仿真计算及可视化分析

计算机技术的不断发展和各种计算流体动力学(CFD)计算方法的广泛应用,为深入了解液压阀内部流体的流动状态提供了方便。运用CFD通用软件F luent,以实际液压锥阀为模型,对阀芯在不同开口度、不同半锥角以及不同流量下的流动特性进行了三维仿真计算,并对可视化图形进行了分析。对锥阀的流量系数及阀芯上的压强分布和液动力的计算表明仿真结果与理论计算结果基本一致,为锥阀的优化设计提供了理论依据。