基于CFD的高压多路阀微沟槽与均压槽阀芯摩擦性能比较

运用计算流体动力学理论,建立高压多路阀滑阀副液固两相流场和冲蚀的数学模型,对阀芯上开有微沟槽和均压槽的滑阀副内流场进行数值模拟,比较微沟槽和均压槽阀芯对泄漏量、卡紧力引起的轴向摩擦力、壁面摩擦力和壁面磨损率等摩擦性能的影响,将数值模拟结果与工程实际结果进行对比。结果表明,高压多路阀芯应用微沟槽表面织构技术后,其泄漏量、壁面摩擦力和磨损率均比均压槽降低,卡紧力引起的最大轴向摩擦力比均压槽稍大,微沟槽的摩擦性能优于均压槽;微沟槽表面织构技术可以有效提高高压多路阀的使用寿命;SST k-ω模型和DPM模型能有效地模拟滑阀副液固两相流的流动规律。     

某滑阀卡紧故障机理分析(英文)

针对高温工作状况下由滑阀几何形状引起的阀芯径向液压卡紧力进行了理论推导,进行了温度变化对阀芯与阀套配合间隙影响的温度场仿真分析,并对阀芯与阀套做了热应变分析,得到了滑阀顺锥与倒锥结构对阀芯受力的影响及油液、阀体温度不同情况下滑阀流道的温度场分布。通过对计算结果的分析,得出滑阀卡紧故障的原因,为滑阀设计提供了理论参考。     

滑阀副配合对伺服阀性能的影响研究

电液伺服阀按结构形式可分为喷嘴挡板伺服阀、射流式伺服阀和直接驱动伺服阀,主要区别在于前置级选取了不同的液压放大器。一般均采用圆柱形滑阀副作为第二级功率放大级,滑阀副的性能同样直接影响伺服阀的性能。为此,从零开口、正开口、负开口形式的轴向配合和径向配合组合方面,分析了伺服阀滑阀副配合对伺服阀性能的影响。同时,分析非对称滑阀副开口对伺服阀性能的影响,并通过实验验证了分析结果。     

新型直接驱动伺服阀的瞬态液动力分析

本文设计了一种采用转动式阀芯的直接驱动伺服阀,推导了这种阀在工作时阀芯所受到的瞬态液动力的数学表达式,得出了一些有用的结论,对高性能直接驱动伺服阀的研制具有很好的指导作用。     

新型直接驱动伺服阀的稳态液动力分析

本文基于一类转动式阀芯的直接驱动伺服阀的结构及其工作原理,推导了这种阀在工作时阀芯所受到的稳态液动力的数学表达式,并进行了计算,得出了一些有用的结论,这些结论对于阀结构的优化设计,阀芯驱动机构的选择设计及伺服阀特性的分析具有很好的指导作用。     

基于流固热耦合的滑阀温度特性研究

针对中高压系统中,滑阀阀芯、阀套（或阀体）间配合间隙较小,且在使用过程中常出现卡紧现象,建立了液压滑阀的计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）三维模型和稳态传热模型（FEA）。利用流固热耦合方法,分析黏性加热效应使油液温度升高导致阀芯变形的现象,得出阀芯在不同开口度和不同阀芯材料下的阀芯温度场分布与变形情况,为液压滑阀的设计计算提供了参考。     

液压滑阀卡滞与可靠性分析研究

以某航空器滑油供油系统中的液压滑阀为研究对象,研究摩擦力与液动力对滑阀卡滞的影响。建立阀芯运动的数学模型,包括液压径向力模型、液动力模型和阀芯触壁摩擦力模型。基于AMESim构建滑阀系统模型并进行卡滞现象复现仿真分析,其滑阀受加速度影响,弹簧使阀芯触壁产生的摩擦力过大时导致滑阀卡滞。提出一种滑阀可靠性分析流程,考虑弹簧结构尺寸参数的随机性,采用Monte-Carlo法计算滑阀的可靠性,并对参数进行优化。研究结果表明：弹簧的极限偏差值e1、e2是影响可靠性的主要因素,其中弹簧极限偏差值e2灵敏度更高,通过参数优化获得滑阀无卡滞下的参数适用范围,其分析流程为滑阀中的弹簧选型提供了参考。     

一种过盈配合式液压滑阀的设计方法

针对航空宽温度范围(-55～150℃)变化的工作环境,提出一种过盈配合式液压滑阀,其核心思想是将油路通过沟槽化设计转换到液压滑阀阀套的表面来实现流体的控制和沟通,利用阀套与壳体之间的过盈配合进行密封。彻底取消了传统以胶圈密封的结构方式,大大降低了滑阀的加工难度和装调难度,并从根本上解决了液压滑阀因胶圈老化带来的维护性、性能变差的难题。提出的过盈配合式液压滑阀具有结构简单、使用可靠性高、工作稳定、体积小、质量轻等特点。然而由于材料的热胀冷缩现象,尤其是不同材料之间的组合,在宽温度范围内变化时,其过盈量的密封设计会对液压滑阀的性能带来严重的影响。通过对不同材料组合的过盈配合式液压滑阀的结构场、流场随温度变化的影响进行有限元、FLUENT仿真分析,来指导过盈配合式液压滑阀的设计。最后通过试验验证了其性能。     

间隙密封液压缸的UDF有限元分析

应用Fluent软件中的UDF方法,对间隙密封伺服液压缸进行动态仿真,并通过编程对温度、压力与液压油黏度之间的关系进行定义,分析了活塞周期运动过程中,温黏,压黏对液压缸间隙流场的影响。结果表明:间隙流场中流体的平均温度逐渐升高使得黏度发生变化;温度升高时,液压油黏度降低,流体阻力减小,液压降减小,反之液压降增大;黏度不断降低,间隙泄漏量会不断升高,但泄漏量增加的速度会逐渐变慢,最终达到一种稳定的状态;当黏度变化时,间隙流场内壁面壁面摩擦力大小随时间逐渐增大,当液压缸运行到一定时间,内壁面壁面摩擦力大小都将趋于稳定状态。     

电液激振控制的新方法

传统的阀控液压缸或液压马达构成电液激振器的方案,其频宽在很大程度上受到伺服阀动态响应性能的限制.为提高工作频率至一较高水平,提出了2D电液伺服阀.这种2D伺服阀的阀芯的连续旋转运动使阀开口面积交替变化.而阀芯的直线滑动控制阀开口面积的最大值;2D伺服阀的工作频率正比于阀芯的旋转速度,同时阀芯处于液压油很好的润滑环境中,因而很容易通过提高阀芯的旋转速度来提高激振频率.在支架弹性负载的情况下对激振器进行了实验研究,同时测量液压缸活塞的激振输出波形.实验结果表明:激振输出波形近似为一正弦波;但由于弹性负载的方向变化,激振波形的上升和下降斜率存在不一致性;随着2D伺服阀轴向开口的减小,激振波形逐渐趋于一致.2D伺服阀控电液激振器是大幅度提高液压振动的激振频率的新途径.     

两自由度高频转阀阀口压力特性研究

传统的伺服阀大部分都是滑阀式,虽然控制精度高、性能稳定,但其工作频宽有限,难以满足高频液压系统的需求。设计出一种两自由度转阀,该转阀换向频率可以通过提高阀芯转速或增加阀芯沟槽的数量来提高。分析其工作原理、建立数学模型,然后对阀口压力进行仿真和实验研究。结果表明:阀口最大压力随换向频率的增大而减小,随系统压力和轴向开口度的增大而增大;而阀口最小压力随换向频率和系统压力的增大而增大,随轴向开口度的增大而减小。     

多路阀主阀芯不同节流槽对其稳态液动力的影响

针对工程机械用多路换向阀在不同工况下稳态液动力过大或不稳定导致滑阀卡滞,从而影响执行机构的可靠性和安全性,以某型号工程机械多路阀为例,设计矩形、半圆形、U形、2U形4种形式节流槽口的阀口,通过Fluent数值模拟研究在不同阀口开度下的流场特征并确定射流角,根据流场计算结果,搭建不同结构节流槽的滑阀模型,分析节流槽口结构形式对阀芯稳态液动力的影响。研究结果表明：随着阀芯节流槽口逐渐开大,矩形、U形、2U形节流槽阀芯所受稳态液动力变化平稳;当阀芯采用U形节流槽时,其单位节流面积受力变化幅度较大,但阀口稳态液动力仍能保持稳定;半圆形节流槽阀芯所受稳态液动力相对不稳定,梯度较大。     

基于Fluent多相流液压滑阀阀芯摩擦力仿真分析

采用Euler多相流模型、扩展的k-ε湍流模型和SIMPLE算法,基于Fluent软件对滑阀间隙密封内固液两相颗粒湍流进行了数值分析,分析了不同直径和体积浓度的污染颗粒对滑阀阀芯摩擦力的影响。研究结果表明:摩擦力随着颗粒体积浓度增大而近似线性增大;随着颗粒直径的变大,摩擦力先增大后减小,直径与间隙厚度很接近的颗粒即"敏感颗粒",会使阀芯表面产生最大的摩擦力,"敏感颗粒"直径为0.012 mm左右;在液压系统中采用合适尺度的过滤网或过滤芯将"敏感颗粒"附近尺寸的颗粒过滤掉以达到减小阀芯摩擦磨损,提高液压滑阀换向性能,进而提高整个液压系统的使用性能。     

超磁致伸缩直动式高频电液伺服阀的建模与动态仿真研究

提出一种基于超磁致伸缩转换器的新型直动式高频电液伺服阀（GMM高频伺服阀）,介绍了GMM高频伺服阀的结构组成和工作原理,在建立其数学模型的基础上,构建了AMESim仿真模型,仿真分析供油压力、阀芯与阀套间的径向间隙、阀芯圆角、等效质量、阻尼系数和液动力等不同参数对伺服阀输出流量和动态特性的影响。仿真结果表明：GMM高频伺服阀在10 MPa供油压力下,输出流量可达6.09 L/min,上升时间仅为0.5 ms,超调量为11.3％,具有良好的静动态特性;径向间隙大于24μm时,对伺服阀的输出流量和动态特性影响较大;减小等效质量、增大阻尼系数、阀芯保持锐边,可以提高伺服阀的动态特性;供油压力和液动力对伺服阀动态特性无显著影响。仿真结果为GMM高频伺服阀的结构设计和结构参数优化提供了理论依据。     

多路换向阀稳态液动力分析与结构优化

对于多路换向阀而言,稳态液动力过大会导致阀芯运动卡滞、换向阀操纵性下降。通过AMESim与Fluent软件联合仿真,发现稳态液动力峰值往往在阀口小开度时出现,且方向趋于阀口关闭;在阀芯复位过程中,稳态液动力在操纵力中最大占比为25.12%,阀芯在稳态液动力的影响下会获得过大的操纵力,破坏阀芯行程与复位弹簧力本身具有的线性关系。针对这种情况,基于流道改造法与特殊阀腔法,提出一种滑阀稳态液动力补偿方法,即在阀芯上设置一种挡流凸台。对改进后阀芯进行流场仿真分析,结果表明：凸台直径越大,降低稳态液动力的效果越明显,最多可以降低65.18%。但是过大的凸台直径会改变多路换向阀对应阀口的通流面积和水力直径,影响换向阀的压力特性,使得改进效果不理想。     

锻机用先导阀芯驱动伺服阀动态特性AMESim仿真分析

为了实现液压机用伺服阀的流量精确控制,开发了一种以电驱丝杠推动先导阀芯的伺服阀,以达到高精度控制的效果和显著减弱液压引起的冲击力作用.先导进液阀与主进液阀之间保持相互嵌套的状态,具有反馈机械位置信息的功能.并利用AMESim仿真平台对其进行仿真分析.阶跃响应特性表明:到达0.04 s时,主进液阀芯开始关闭,在0.1 s...     

基于AMESim的比例方向阀阀芯受力建模与仿真

探究比例方向阀的控制信号叠加固定幅值、频率颤振信号时,阀芯随开度增加,位移颤振幅值出现衰减的现象。根据阀芯动力学方程搭建比例方向阀的数学模型,其中包括运用牛顿内摩擦定律分析阀芯与阀体间隙处和阀腔内的摩擦力;运用AMESim软件仿真该模型得出:阀芯随开度增加,位移颤振幅值出现衰减现象,且衰减是非线性的;进一步探究影响衰减的因素。结果表明:不同阀芯开度下,摩擦力是非线性变化的,液动力和弹簧力基本上是线性变化,从而得出摩擦力是引起颤振衰减现象的主要因素。     

水压比例节流阀的滑阀静态特性仿真分析

介绍了新型水压比例节流阀的结构及特点,建立了水压比例节流阀的滑阀流量-压力方程.通过利用MATLAB/SIMULINK软件对滑阀的流量特性、压力特性和流量-压力特性仿真分析,得到了负载快进与工进时的阀芯位移范围.分析表明:在稳态情况下,负载流量与阀芯位移之间为线性关系,且负载快进时滑阀对负载流量的控制比负载工进时灵敏;当通过节流阀口的流量不变时,阀芯位移越大,滑阀的压力放大系数越小;当阀芯位移一定时,负载压降越大,通过负载的流量越小;而当负载压降一定时,阀芯位移越大,通过负载的流量越大;阀口开度越小,阀的流量-压力系数越小,阀的刚度越大,反之,阀口开度越大,阀的流量-压力系数越大,阀的刚度越小.     

温度变化下多路阀动态响应仿真研究

针对工程机械多路阀的动态响应特性,应用流体力学运动学及动力学理论,分析了油液温度变化对多路阀动态性能参数的影响规律,建立了阀芯运动的数学模型和动态响应的Simulink仿真模型。仿真结果表明:温度变化对多路阀的动态响应产生了一定的影响,动态响应的上升时间随温度的升高而降低,最大超调量、调整时间和振动幅值随温度升高而增大;阀芯左右两端的阻尼孔对油液的调压、减震作用随着温度的升高在不断减弱,研究结果为多路阀的设计与使用提供一定的参考。     

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。