基于径向热变形的滑阀滞卡数值研究（英文）

液压滑阀常常在使用过程中伴随着黏性加热现象,这将严重影响液压滑阀的控制特性。为了揭示滑阀的热失效故障,建立带有配合间隙的滑阀热特性模型,运用COMSOL软件内置的共轭传热与粒子追踪模块通过求解滑阀热特性模型,对液压滑阀内的流动与传热过程进行数值解析。结果表明:高温主要出现在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲击的节流槽壁面;由此导致滑阀配合边上产生不均匀径向热变形,固体颗粒物在发生变形的间隙更容易聚集,由此可知,滑阀配合边的径向热变形对颗粒物的污染卡紧有促进作用。这些研究成果为工程技术人员对液压滑阀卡紧现象提供可视化的理解。     

液压滑阀径向间隙内温度分布的研究

针对液压滑阀在使用过程中因节流发热而发生的阀芯卡死现象,建立了CFD(Computational F lu id Dynam ics)模型。对不同工作压力、不同径向间隙以及不同开口的间隙内温度分布进行了解析,得到了各种情况下径向间隙内的温度场分布,并对计算结果进行了分析,得出工作压力、径向间隙和开口大小对径向间隙内温度分布的影响,为滑阀设计提供了理论参考。     

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。     

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。     

滑阀阀道内流体流动的数值研究

本文针对滑阀阀道内的流体流动,采用湍流模型的Ｋ－ε两方程模型和有限容积数值方法。对其进行了数值分析,同时计算了流动区域内各节点上的压力Ｐ,速度ｖ,湍流脉动动能Ｋ和脉动能耗散率ε,对于阀道内的流动有了一个初步的了解,为滑阀内部的结构设计及各几何参数的确定提供了一定的参考依据。     

基于液压滑阀的对流项差分格式分析

在使用商业软件过程中,计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)工程师选择差分格式比较困难.针对这个问题,利用通用流体解析软件STAR-CD对液压滑阀进行了解析计算,并对软件中涉及到的几种差分格式进行了对比分析.分析结果表明,选用K-ε高雷诺数紊流模型和SIMPLE算法求解不可压缩稳态流动时,UD差分格式的计算最稳定但计算精度较低,QUICK格式计算精度较高但数值解的摆动较大,收敛性较差.     

轴承圈加工残余应力及其径向热变形研究

热变形的大小受零件的形状、材料以及表层残余应力等因素的影响。本文基于工程弹性力学和热力学原理分析了精车加工中轴承套圈产生的表层残余应力对几何形体热变形的影响, 建立了轴套类零件的基于残余应力的热变形数学模型,对加工过程中由残余应力产生的径向变形进行了定量分析,并通过实验测试,热变形误差最大为3.8%,对残余应力引起的零件变形数学模型进行了验证,计算结果和实验数据与数学模型大致吻合。该研究结果对机器人用的关节轴承、风电装备用轴承等零件的精密加工有重要的指导作用。     

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。     

轴承套硬车加工的径向热变形研究

热变形的大小受零件的形状、材料以及表层残余应力等因素的影响。针对风电机组主轴轴承的内圈,基于工程弹性力学和热力学原理分析了精车加工中轴承套圈产生的表层残余应力对几何形体热变形的影响,并对加工过程中由残余应力产生的径向变形进行了定量分析,建立了套筒类零件的基于残余应力的热变形数学模型,并通过理论计算和实验测试,对套筒类零件的热变形数学模型进行了验证,实验数据与数学模型大致吻合。     

径向磁液轴承定子温升及热变形研究

提出一种新型的磁液轴承,以电磁悬浮支承为主、静压支承为辅,实现双重支承,并可以实时调控。通过建立磁液轴承的有限元分析模型,对其进行流-固-热耦合求解,得到轴承的流场、温度、应力及应变分布云图。通过调整轴承系统的结构参数（进油孔直径和线圈匝数）及运行参数（输入电流、进油流量、转子转速）分别进行有限元建模,利用ANSYS软件进行仿真分析,求解不同参数对轴承温升及定子热变形的影响规律。结果表明：流体造成的压力在进油孔内最高为1 MPa,流体在油膜处流速最高为0.8 m/s;轴承定子温度分布对称,有利于散热。研究结果为磁液轴承系统的优化设计提供理论依据。