基于Simulink模型阀控非对称缸系统动态特性分析

分析了阀控非对称缸系统特性,建立滑阀的流量特性方程、液压缸的流量连续性方程、液压缸力平衡方程,推导出系统输出位移与输入阀芯位移之间的关系,建立Simulink仿真模型,在MATLAB环境中Simulink模块中仿真,从而分析对称阀控制非对称缸系统的动态特性。     

带U形节流槽的滑阀稳态液动力研究

摘要: 传统液动力理论计算公式难以准确预测带U形节流槽滑阀的稳态液动力,针对该问题以多路阀为测试对象,搭建高精度液动力测试平台,试验获得不同流动方向下的稳态液动力和阀口压力、流量特性,并用计算流体力学（CFD）对阀内流场进行了仿真.试验和仿真数据表明,带U形节流槽的滑阀的稳态液动力在单向流出流入和在双向进出油情况下均会出现负值,即使阀口趋于打开;三位六通阀双向进出油稳态液动力值与单向流出流入稳态液动力耦合值基本一致;仿真所得稳态液动力值和压差值与试验值吻合良好.     

液压锥阀气穴现象两相流仿真及实验

为研究液压锥阀存在的气穴问题,基于流体力学理论及阀芯受力分析,计算出径向偏移量的大小,在考虑阀芯发生径向偏移的情况下,借助UG软件建立不同工况下的内流场三维模型,通过ICEM-CFD软件划分网格模型,基于FLUENT软件对锥阀内流场的气穴现象进行液-气两相流仿真,获得径向偏移、半锥角、开口度、背压4个影响因素下的气穴分布及强度的变化规律.搭建可视化的液压锥阀气穴现象实验台,借助高像素的相机拍摄各工况下阀口位置的气穴图像,对仿真结果进行实验验证.结果表明:仿真结果与实验结果相吻合,径向偏移使气穴集中分布在上锥面一侧的流场.半锥角为45°时,阀芯的锥阀气穴强度变化平缓,同时半锥角为45°时,开口度为0.4 mm时气穴的强度最明显,随着开口度增大,气穴现象的气团强度逐渐减弱.综合通流能力、气穴强度,半锥角为45°是一个较优的阀芯半锥角度,同时,增大开口度和背压具有抑制气穴发生的作用.     

三通球阀式高速开关阀稳态液动力分析与结构改进

对于微小型高速开关阀,大流量和高频响都会增大阀芯所受的液动力进而影响其运动状态,因此,对液动力进行分析与补偿是提升高速开关阀性能的关键因素之一。为了解决球阀式高速开关阀在高频启闭状态下流场结构复杂导致传统的稳态液动力理论计算公式已不适用的问题,基于CFD数值计算方法对液动力进行研究。首先,利用COMSOL软件建立阀内流场流体域的几何模型;随后,选用弱可压缩流体、标准k-ε湍流模型并运用动网格技术,得到流体域的压力和流线分布图、流量曲线以及不同阀口开度下阀球和阀芯的稳态液动力变化曲线;最后,为了补偿阀口启闭过程中所减小的稳态液动力,根据不同的阀口结构参数与阀芯受力及阀口启闭时间之间的变化关系,对阀口结构进行优化并确定最优参数。结果表明：进油孔阀球所受的稳态液动力会随着阀口的开启产生先减小后增大的现象,但由于进油孔阀球的稳态液动力相比于回油孔阀球较小,故阀芯上的稳态液动力变化与回油孔阀球上的稳态液动力变化近似;适当减小阀球推杆直径及将靠近阀口的流道改成渐扩型流道能够有效地补偿启闭过程中所减小的稳态液动力,改进后的最优结构相较于原结构的一个周期启闭时间从1.047 ms下降到0.714 ms,稳态液动力补偿效果明显。     

关于锥阀流体力补偿的研究——突缘结构对流体力补偿效果

为了解决锥形阀的流体力的补偿问题,一些带有各种补偿结构的锥形阀广泛地应用在液压装置中、本文通过改变所设计的锥形阀的顶角、补偿结构的突缘外径、突缘与阀座间的距离、下流阀室内的开扩角等有关参数的大小的实验中、清楚地探明了在外向流及内向流情况下,上述有关参数对锥形阀的流量特性、锥形阀的轴向特性、气穴产生的界限及其噪声等方面的影响程度。从而为开发高性能的锥阀提供了大量的实验数据和可取的锥形阀的形状,并且在理论上也进行了充分而深刻的分析。     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

微型液压换向阀动态液压力的数值模拟

用有限元方法计算了微型滑阀式换向阀的轴向力 ,得到了用解析法不易求出的结果。从理论上解释了两种滑阀动态液压力的差别 ,并为开发多点成形机专用的微型阀提供了理论依据。     

液压伺服阀控缸动态特性数学建模及仿真分析

在液压阀控缸的基础上,改变负载就能获得不同的液压伺服控制系统.分析了阀控非对称缸的负载压力-流量特性,建立了阀控缸流量连续性方程和液压缸的力平衡方程,推导了阀控缸位置控制系统动态特性的数学模型.采用MATLAB软件的SIMULINK模块对阀控缸位置控制系统进行动态特性仿真分析,并进行了实验验证,结果表明:所建数学模型及仿真结果接近实际工况,能满足不同液压伺服控制系统负载特性的分析需要.     

灌装阀的性能分析

本文推导了灌装阀的出流公式，并通过对准装阀出口压力损失的分析导出流量系数的理论公式．文章详细分析了灌装过程中各阶段的受力状态，列出了运动微分方程。在此基础上，着重研究了液阀弹簧和气阀弹簧的设计方法。同时发现了贮液箱内气体的最大工作压力与弹簧力的关系。     

通海阀内流道优化降低流噪声

针对船舶、潜艇海水管路系统中阀门引起的流噪声问题,采用计算流体力学通用软件Fluent对实际使用中的通海阀内流场分布进行仿真计算,根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因,对通海阀的结构进行改进,提出了一种新型内流道结构.该内流道,可有效降低阀内最低压力、提高阀内最高速度、降低阀内最高湍动能、消除漩涡,能够从根本上降低阀门流噪声.同时为高压通海阀提供一个安全、流畅的内部通道,并对通海阀结构以及流道的优化设计提供指导性建议.     

车辆用内控可调速的液压优先阀设计

常规的液压优先阀在工作负载流量突变时,阀的动态响应存在一定的滞后现象,阀芯开启和关闭的响应速度均较慢,受限于保证压力稳定性和开启的响应速度在设计范围内,固定阻尼孔的设计尺寸较小,使得工况切换时,阀芯关闭速度慢,流经阻尼孔的补充油液流量小,无法满足系统快速补油的需求。为解决上述问题,在液压优先阀的主阀阀芯内部设计并集成了一个速度调节微阀,该微阀利用不同油液流动方向下阻尼孔不同的原理调节主阀的启闭响应速度,实现阀芯的缓开快关,根据阀内动力学方程,利用仿真对设计的微阀进行建模和优化,确定了最佳匹配参数并初步证明了设计的有效性。实验结果表明:通过合理匹配阻尼孔过流面积,当转向或换挡回路急需大流量时,速度调节微阀能够加快主阀的关闭速度,及时将辅路油液补充到主路,集成微阀相比传统主阀芯采用固定阻尼孔时的关闭速度提升了1倍;当转向或换挡完成后,速度调节阀能够实现主阀的开启速度比关闭速度慢,抑制压力冲击。速度调节微阀的设计解决了优先阀切换时主阀芯关闭速度慢的问题,有助于辅泵快速向主泵补油,满足系统工况改变的大流量需求,提升了系统的响应速度。     

动态流量平衡阀结构优化与验证

针对动态流量平衡阀流量控制精度较低问题,依据孔板流量和同心环状缝隙流方程,初步设计阀芯开孔型线,提出压差补偿系数因子修正法对现有的型线公式进行了优化修正,基于大涡模拟(LES)湍流模型,数值模拟研究了优化前后动态流量平衡阀的流量控制精度和流量精度误差,对比分析阀芯开孔型线对阀内压力脉动强度的影响规律,并搭建流量测试试验...     

直动式顺序阀的启闭特性及其结构参数

本文主要研究直动式顺序阀的启闭特性与阀的结构参数的关系。减小作用于阀芯上的液压卡紧摩接力,有利于提高阀的启闭特性。在大流量阀中,作用于主阀芯上的稳态轴向液动力对选择控制柱塞直径有显著影响。文中介绍按启闭特性要求确定控制柱塞直径和调压弹簧刚度的方法.     

先导式电液配流系统的动态特性

为了实现往复式压缩机排气量的无级调节,满足气量调节对配流过程响应快速性和平稳性的要求,提出一种基于双阀结构的先导式电液配流系统.建立压缩机吸气和回流过程中的配流气阀动力学模型,通过联合仿真研究主要设计参数对电液配流系统动态特性的影响.研究结果表明：电液执行机构的压力飞升和卸压速率是影响气阀动作快慢的关键因素;所设计的配流系统中气阀开启和关闭滞后时间均小于10 ms,气阀响应速度显著提高;供油压力10 MPa、阀片行程2 mm条件下阀片与阀座和行程限制器的撞击速度分别为0.214和1.35 m/s,充分满足可靠性许用要求;气阀动作试验曲线与仿真结果拟合程度高,所述联合仿真模型可以作为电液配流系统性能分析的研究平台.     

无泄漏平面型纯水换向阀研究

针对纯水换向阀在突然切换时易产生严重冲击的问题，提出一种改进的纯水换向阀优化结构.通过设计和研制新型纯水换向阀，改变传统的间隙密封为直接密封，合理设计主阀芯与主阀套的压紧力，使先导阀阀口阻尼器与主阀敏感腔匹配.应用计算流体动力学(CFD)技术，对纯水换向阀主阀内流道的流场进行动态仿真，并优化流道结构.对所研制的纯水换向阀进行静、动态试验和寿命试验.结果表明,纯水换向阀的动态响应特性较好，换向迅速，换向冲击小，连续换向达万次后，主要零部件无异常现象.研制的纯水换向阀的性能基本达到了现有同类油压换向阀的水平.     

Thermal-hydraulic modeling and analysis of spool valve with sloping U-shape notch by bond graph

To increase the efficiency and reliability of the thermodynamics analysis of the spool valve, the precise function expression of the flow area for the sloping U-shape notch orifice versus the spool stroke and thermal-hydraulic bond graph based on the conservation of mass and energy were introduced. Subsequently, the connection rule for the bond graph elements and the method to construct the complete thermal-hydraulic system model were proposed. On the basis of heat transfer analysis of a typical hydraulic circuit containing the spool valve, the lumped parameter for mathematical model of the system was given. At last, the reliability of the mathematical model of the flow area and the thermal-hydraulic system for the sloping U-shape notch orifice on the spool were demonstrated by the test. The good agreement between the simulation results and experimental data demonstrates the validity of the modeling method.     

锥阀的动态方程及稳定性分析

本文对处于动态条件下的锥阀建立动态方程,并考虑瞬态液动力和容腔效应分别对动态方程解的影响。利用Routh—Hurwitz稳定性判据即可分析各参数对系统动特性的影响,找到使系统获得稳定的方法,同时成功地解释了锥阀在小开度内向流时产生振动的原因。     

伺服阀主阀芯的建模与仿真

运用流场分析软件,对伺服阀主阀芯在阀口开口大小一定时的内部流场进行模拟仿真。仿真结果表明,阀口处压差是影响阀内部流场的主要因素之一。仿真所得阀口的速度场与压力场数据与伺服阀流量特性的理论计算结果一致,符合液体流动的规律。     

实际滑阀动态方程的建立与分析

是在考虑阀芯与阀套间存在偏心间隙以及牛顿摩擦力对阀芯型腔小径产生作用的条件下,运用液压流体力学中Poiseuille流与Couette流的概念、牛顿摩擦定律和微分方程的理论,推导、建立并分析了滑阀的动态方程。