高压大流量快开阀仿真及实验研究

为解决大吨位高速液压冲击试验机所需超大流量快开阀的问题,设计了一种高压超大流量快开阀的新型结构。建立了阀开启过程的数学模型,采用MATLAB Simulink对阀芯打开过程进行仿真研究,根据仿真结果优化了密封保护套结构;建立了AMESim模型,得到阀开启的动态响应曲线;根据仿真结果研发试制了快开阀,并对样件进行了实验研究。实验结果表明,当快开阀进出口压差为15MPa时,通过该阀的流量可达48 254L/min,理论分析与实验结果基本相符,快开阀结构可行。     

小型电磁插装阀流量-压差特性研究

该小型电磁插装阀可作为换向阀的先导阀使用,其流量-压差特性直接影响主阀的换向性能。论文完成了插装阀的流道设计,对插装阀的流道压差进行了计算。因为小型电磁插装阀流道结构较复杂,流体多次拐弯,其流道沿程及局部压力损失计算是否可行,需通过仿真和试验进行验证,该文建立了插装阀流道的三维模型,在流体仿真软件Fluent中对其流量-压差特性进行了仿真分析,搭建了电磁插装阀流量-压差特性试验台,通过试验验证了计算和仿真分析在该类小型阀中只适用于流体流速较小的情况,对该类小型阀的设计有参考价值。     

先导流量压差变化-位移校正电液比例阀特性

比例流量阀可根据设定信号连续比例控制执行器的速度或者转速,是重要的电液控制元件,广泛应用于各类电液系统。传统电液比例流量阀为消除负载压力变化对流量的影响,需要采用压差补偿器或流量传感器,增加了阀结构的复杂性和体积,并引起附加的节流损失。针对这些问题,根据Valvistor阀的流量放大特性,提出基于先导流量压差变化-位移校正、主阀流量放大的新型电液比例流量控制原理,该方法根据压力传感器检测的先导阀口压差实时校正先导阀芯位移,并通过主阀线性放大先导阀流量。研究中,建立新型比例流量阀的数学模型,推导得出基于补偿原理的控制策略;进一步建立阀的仿真模型,对比分析补偿前后比例流量阀的静动态特性;设计制造试验样机,通过试验验证了所提原理的可行性。测试结果表明,采用该原理可消除主阀口压差变化对输出流量的影响,动态响应快,特别适用于大流量的电液流量控制。     

基于Fluent的电磁换向阀压差-流量特性研究

运用计算流体动力学仿真分析软件Fluent建立了电磁换向阀仿真模型,对电磁换向阀的压差—流量特性进行了仿真分析,开发了电磁换向阀样机,完成了阀口压差—流量特性试验,通过实验验证了仿真分析结果。     

多腔体串联电流变阀的设计与特性

设计出一种多腔体串联结构的电流变阀,该阀设有若干个带有集散式轴流孔的平行电极,腔体高度和数量可调,从而可满足较大范围的调速要求。推导了电流变阀压差公式,明确了压差与场强、流量和腔体高度的关系。利用Fluent软件仿真分析了电流变阀的流体压力分布情况和流动情况。设计制作了电流变阀的系列样机,进行了验证试验和对比试验。结果表明：圆板式电流变阀腔体高度在1mm以下性能较好;串联结构能有效提高电流变阀对压差和流量的连续调节能力。     

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。     

液压支架大流量安全阀冲击特性仿真分析

在液压支架的工作过程中,当顶板突然来压时,为了达到保护液压支架立柱的目地,高压大流量安全阀需要迅速开启,及时卸掉立柱下腔的高压乳化液,因此该安全阀的工作状态是一个瞬间的冲击过程,十分复杂。文中利用动态仿真软件AMESim建立了安全阀及其冲击特性仿真模型,得到了流量和压力的仿真曲线。通过研究该阀的压力流量曲线,分析安全阀冲击特性,为高压大流量安全阀的动态设计提供指导和借鉴。     

大型高压蒸汽阀流量特性的数值模拟

为提高动态工况下某蒸汽阀流量的控制精度,实现开度-流量的精确控制设计,采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟研究,以获取流量系数-开度的关系式。首先利用水介质的计算结果与前期试验结果进行比较,对有限元模型进行了验证。此后,采用蒸汽对不同开度及压差下蒸汽阀内部的流场进行了模拟计算,借鉴节流装置可压缩流体的流量方程式,获得了蒸汽阀流量特性曲线及关系式,并将其结果与理想气体得到的流量系数结果进行了对比分析,结果表明利用理想气体代替蒸汽进行流量特性研究具有一定的合理性。     

某型特种车辆油气弹簧的阻尼结构特性研究

针对新一代特种车辆油气弹簧减振阀频繁出现零部件失效的问题,通过对该结构进行有限元仿真,对其内部流场和关键结构件表面的压力场进行了研究。对油气弹簧进行了数学建模,结合其工作原理推导了其阻尼力的计算公式;采用三维软件对其阻尼结构和周围油液流场进行了物理建模,并基于ANSYS Workbench平台对其进行了流固耦合仿真,通过和试验的压差测试结果比较,验证了仿真模型的准确性,得到了油液流场的压力和流速计算结果。研究结果表明:油气弹簧阻尼结构的核心流场流速和压力分布十分不均匀,最大流速出现在常通孔内,最大压力出现在阀座大头一侧,开阀压差为53.8 MPa左右,开阀后两侧的压差急剧减小,阀芯耦合面的压力分布不再周向均匀;该研究结果可为后续的可靠性研究和优化设计提供一定的参考依据。     

基于AMESim冲击气缸二位五通气控阀的建模与仿真研究

该文说明了冲击气缸内二位五通气控阀基本结构、原理、特性参数,并应用AMESim软件PCD气动元件库对该二位五通气控阀进行了建模与仿真分析,得出了该阀换向时,阀芯的运动曲线和阀口的压力及流量变化曲线等。通过分析结果可知换向的时间响应、压力以及流量等特性因素,为缸阀一体化设计提供了参考依据。     

双筒式液力减振器开阀前内部流场的CFD仿真分析

研究开阀前减振器内部流场变化对减振器阻尼特性的影响.采用CFD仿真软件Fluent对减振器内部阀系的节流作用进行了数值模拟.将阀系的节流缝隙分为两部分进行数值仿真,确定了阀系结构中各部分对阀系节流压差的影响程度.通过试验测试对数值模拟结果进行验证.最终确定了通过数值模拟方法得到减振器的阻尼力是可行的.     

基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计

基于Fluent流场仿真分析软件,在定压差条件下,对带有单U形、斜U形以及V形基本节流槽的滑阀阀口开度-流量特性开展了研究,并将其与试验结果进行了对比验证,得出了U形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度减小、斜U形类槽口随着阀口开度的增加基本保持不变、V形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度增大的结论。基于上述研究,利用粒子群优化算法,得到满足定压差条件下阀口开度-流量特性要求的节流槽优化尺寸,并通过实例验证了优化结果。     

先导式大流量高速开关阀的关键技术研究

介绍了一种新型的先导式大流量高速开关阀。先导阀采用无弹簧复位式双电磁铁驱动,大大提高了先导阀芯的开、关速度;先导阀结构形式采用二位三通滑阀式结构,加快了主阀芯上腔压力的上升与下降速度,从而提高了主阀芯的开启/关闭速度。试验结果表明,该阀在进口压力8 MPa的情况下,主阀开启/关闭时间均在0.8～1.0 ms之间。在阀口压差为1 MPa的情况下,测得的流量大于49.68 L/min。     

CFX仿真分析技术在止回阀阀板抖动故障处理中的应用

针对管路系统试验泵出口止回阀运行过程中出现的阀板抖动故障进行分析,根据系统运行工况和阀门阀板结构特点,运用CFX软件对该止回阀阀板进行仿真分析。通过开展阀板的开启角度和水力特性进行分析计算,对阀板不同开启位置时对应的阀门阻力系数、阀板所受合力矩(水动力矩、重力矩)等参数进行对比。对比结果表明,该止回阀阀板在不同开启角度时,其阻力变化情况与阀板所受的驱开力矩存在一定对应关系,在此基础上微调了该阀门阀板的全开角度,并进行试验验证,试验结果证明了所提出的解决方案有效。     

基于数字补偿器的比例调速阀特性仿真

现有的比例调速阀通过数字流量补偿方案对流量进行控制,已具有良好的等流量特性。但出现负载扰动时,存在阀芯响应速度慢,流量超调大的问题。结合广义预测控制理论和压差前馈控制理论,设计了一种新型数字补偿器,实现对比例调速阀输出流量的精确控制。首先针对负载扰动引起调速阀性能下降的问题设计了压差前馈控制器,通过对扰动量的补偿减小阀芯冲击;然后依据广义预测控制原理设计流量跟踪控制器,实现阀芯快速的动态响应。利用AMESim与MATLAB/Simulink搭建联合仿真模型,对该阀动静态特性进行分析。仿真结果表明:在负载阶跃时,该阀响应速度快,流量超调小,抗负载干扰能力强,具有较高的静动态特性。     

比例分流阀的仿真分析与实验研究

提出了一种比例分流阀的结构。通过建模仿真和试验测试,研究进口流量和负载压差对比例分流阀的分流误差的影响。仿真结果与试验结果基本吻合,进口流量、负载压差及其正负值对分流误差的大小均有影响。试验还表明:比例分流阀在实际工作过程中,由于内泄漏、稳态液动力等因素的影响,导致试验的分流误差值较仿真的分流误差值大。     

滑阀式压差补偿器的结构设计及数值研究

为解决气体流量阀的进出口压力变化引起输出流量波动的问题,设计了一种采用非全周开口圆柱滑阀结构的压差补偿器.该压差补偿器工作时与流量阀并联,其阀口为具有多级减压效果的典型结构.采用计算流体力学方法对压差补偿器内部流场进行仿真分析,得出不同开度下的压力流量及稳态气动力特性.研究得出在一定阀口开度范围内,气动力随阀口开度增大...     

定差溢流阀的建模与仿真分析

介绍了定差溢流阀的液压原理,并建立其数学模型,得到流量连续性方程、阀芯受力方程和阀口压力流量方程。应用MATLAB/Simulink软件建立了定差溢流阀的仿真模型,对仿真结果进行分析,得到阀芯位移动态响应曲线、阀口两侧压差变化曲线、负载流量动态响应曲线和液压泵压力动态响应曲线。所做研究可以为定差溢流阀的优化设计提供参考。     

基于AMESim的比例伺服流量阀建模与仿真

针对液压控制系统中常用的比例伺服流量阀,应用AMESim软件对其流量特性进行了仿真研究。分析了定压差减压阀阻尼孔径、节流阀阻尼孔径、节流阀座孔径、弹簧刚度以及弹簧预紧力对其流量特性的影响。通过对仿真模型结构参数的合理调整,得到了与实验结果吻合的仿真模型,为比例伺服流量阀的优化设计和液压控制系统设计提供参考。     

基于动网格的液压锥阀动态特性研究

采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下,液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况;对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果,仿真值与理论值较吻合;得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。