挖掘机多路阀阀口冲蚀磨损研究

针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲蚀磨损最严重的阀芯区域,分析并得到了冲蚀磨损分布和冲蚀磨损率随流量、阀口开度和颗粒属性的演化规律。结果表明：阀口的冲蚀磨损情况会随流量、阀口开度和颗粒属性的变化而规律变化,对于阀芯部位,磨损面积会随阀口开度变小而变小、随流量增大而增大;开度减小和流量的增加会引起阀芯冲蚀磨损率增大,其中冲蚀磨损率对阀口开度的变化较为敏感,在小开度情况下会出现磨损率的大梯度变化情况,而流量则对冲蚀磨损率影响较为平缓;当固体颗粒在油液中的质量一定时,颗粒直径的变化对阀芯冲蚀磨损率有较大影响。     

基于CFD的液压比例流量阀通过流量的计算

该文利用CFD计算方法研究某新设计的带有节流窗口的比例流量阀的阀芯位移-流量的特性,并与通常采用的小孔出流的计算公式所得的结果进行比较,证明在阀芯开度较小时,两种结果具有很好的一致性,但是随着阀口开度的逐渐增大,两者计算结果的差别越来越大,从传统的设计经验判断,CFD计算出的流量特性曲线具有很高的可信度。     

基于Fluent的挖掘机多路阀动臂联流场分析

针对多路阀在使用过程中的发热、异响、压力损失过大等问题，应用数值模拟的方法对液压挖掘机多路阀动臂联进行流场分析。基于流体动力学理论，利用Fluent软件得到了动臂2联阀芯在开启过程中，节流槽前、后的流速、压力及其差值的变化情况。通过数据分析，得到了多路阀动臂联稳态流场的内部流动规律和稳态液动力变化规律。观察发现动臂2联阀口开度在2.1～4 mm时，压差与速差同时发生突降现象，并且液动力的变化较大，容易产生振动、噪音和气穴等现象。研究结果表明，通过对多路阀阀芯开启过程的流场分析，所获得的流速、压力和液动力等数据可以作为多路阀优化设计的参考依据，从而提升多路阀的工作效率和使用寿命。     

非全周开口滑阀的流场特性及其优化

针对滑阀液动力的优化问题,对非全周开口、内流式滑阀流场特性进行了研究,对其阀套结构进行了优化。首先,采用两相流模型,利用动网格技术、UDF功能模拟了阀芯的运动状态,通过仿真计算了阀芯运动状态下的瞬态流场,同时分析了阀芯静止时的稳态流场;然后,研究了滑阀阀芯的运动速度、流量变化、阀口开度对液动力的影响;最后,提出了一种把阀套进油孔由直孔改为斜孔的方法来优化滑阀的液动力,并对不同倾斜角和阀口开度时的滑阀液动力进行了比较。研究结果表明：相较于瞬态液动力,滑阀的稳态液动力更大;在阀芯运动速度快、流量大,且阀口开度小于0.5 mm时,滑阀的瞬态液动力比较大,因而其影响也不可忽视;优化后的阀套结构可以有效减小液动力,倾斜角在15°～20°范围内时其优化效果最好;该研究结果可为滑阀结构的优化设计提供有益的参考。     

甘蔗收获机多路阀阀芯的温升及热变形仿真分析

多路阀是甘蔗收获机械液压系统的核心元件,用于控制多个工作装置的协同作业。针对其阀口压差变化大,节流温升明显,易造成阀芯变形卡滞的问题,对多路阀阀芯进行了流固热耦合仿真研究。利用Design Model软件抽取对应流道,并建立不同开度的多路阀流场仿真模型,导入ANSYS Workbench平台进行不同工况下的流固热耦合仿真,分析对比了双U形和三角形节流槽在不同开度、不同进出口压差工况下,多路阀内部流场的流体速度、阀芯温度及变形的情况。结果表明：双U形、三角形节流槽阀芯最高温度始终在节流槽处;随着阀进出口压差增加,油液的最大流速以及两种节流槽型阀芯的最高温度和最大形变量增大,但三角节流槽型阀芯变形相对较小;随着阀口开度的增加,三角节流槽型阀芯温度及最大形变量均小于双U形节流槽阀芯;三角节流槽型阀芯的最大形变量较双U节流槽型阀芯小25.1%。为农业机械多路阀阀芯节流槽设计提供了理论依据。     

多路阀异形阀口结构对微动特性影响研究

针对负载敏感比例多路阀在小开口处流量分辨率低导致的负载窜动的问题,采用理论推导和计算流体动力学方法(CFD)仿真的方法,对主阀阀口过流面积进行了研究,获得了阀口结构对微动特性的影响规律,即减小阀芯小开口处锥角可以减小节流口面积梯度,进而优化微动特性。据此设计了一款新的阀芯,并对新旧阀芯进行实验对比研究。研究结果表明:通过减小主阀小开口处过流面积梯度可以实现流量缓慢平稳变化,提高流量控制精度,增加执行机构启动平稳性,实现比例多路阀微动特性优化。     

2D阀先导级气穴特性的可视化实验

二维(2D)阀的阀芯具有周向转动和轴向移动的2个自由度,可实现先导控制和功率放大。其先导级阀口因节流会产生气穴,引起阀芯振动并伴有噪声,直接影响阀的稳定性。为研究2D阀先导级处气穴现象及其影响因素,开发了一套可视化实验装置,结合两相流仿真研究,验证了气穴现象与阀口开度、敏感腔体积、节流口形状、入口压力关系密切。结果表明：2D阀先导级高压节流口处的气体体积随阀口开度的增加而减少,直至消失;随入口压力增加,气体体积的变化近似呈线性增长趋势;随着敏感腔体积的增大而显著增加,平均增长速度达62%,且气体分布变得不规则;矩形节流口比弓形节流口处的气穴受入口压力等因素的影响较大,弓形节流口在入口压力增加时,气体体积增量仅为矩形的8%;同时发现,随着气体在感受通道内的扩散,气体边界从最初的类矩形变成多段不规则形状。     

一种多路阀主阀的仿真分析研究

以一种多路阀主阀为研究对象,采用FLUENT进行内部流场仿真,开发了基于MATLAB/GUI的阀口过流面积计算平台。两者结合分析主阀过流面积、流量特性、流量系数以及稳态液动力随阀芯位移的变化,为主阀流量、液动力等性能预测以及减小阀芯驱动力提供一定的依据。     

阀芯结构对节流截止阀流阻特性和内部流动特性的影响

为探索阀芯结构对节流截止阀性能的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流模型,在不同开度条件下,采用数值模拟的方法,研究平底、梯形和弧形三种不同阀芯结构节流截止阀的流阻特性,分析阀内部的速度和压力分布规律;并对三种阀芯结构的节流截止阀的流阻特性开展水力试验研究,数值模拟得到的阀门流量系数和流阻系数的结果与水力试验结果比较吻合。结果表明,在开度小于40%时,梯形和弧形阀芯结构的阀门较平底阀芯结构的阀门内部低压回流区有所减弱,压力分布趋于均匀,阀门流阻系数减小,更有利于阀门内部流体的流通;当开度大于55%时,三种阀芯结构的阀门流阻系数基本重合,并趋近与零;在整个开度,弧形阀芯结构的阀门流量随阀门开度变化较为均匀,更有利于阀门流量的调节。     

液压阀V-U及U-U型节流槽特性研究

针对液压挖掘机等工程机械用液压阀多采用节流槽形式的阀口,采用CFD软件对节流槽及其阀内流动进行了仿真分析,并通过实验获得了可以反映节流槽阀口阻尼特性的流量系数及其随阀口开度变化的规律。结果表明,液流的最高速度和最大压力均发生在节流槽区,且在V-U和U-U组合节流槽的交接处,流量系数较小,阀口液阻较大。     

某双阀芯电液比例多路阀主阀进口节流流场及阀口压降特性研究

以某系列双阀芯电液比例多路阀为研究对象,采用CFD流场仿真技术和PIV可视化测速技术对不同阀口开度和流量下的主阀沿进口流道、节流口、阀腔的流场进行了流体仿真和试验可视化研究。应用Fluent软件仿真研究了主阀进口节流流场分布并得出阀口压降特性;采用PIV试验研究的手段对流场分析结果加以验证,应用2D-PIV技术获得主阀腔内部一个截面上的流场分布,并通过相似理论计算得出阀口压降特性。CFD流场仿真和PIV试验结果表明：该双阀芯电液比例多路阀主阀出油环形腔内会形成较大旋涡,且阀口开度和流量对主阀进口节流内部流场结构和阀口压降特性有重要的影响。研究结果对定性分析双阀芯电液比例多路阀主阀内能量损失和噪声、主阀的结构和流道的设计以及优化具有重要实际意义,为CFD技术和PIV技术在双阀芯多路阀领域的应用研究提供了参考。     

ABS高速开关阀液压力影响因素研究

高频小流量高速开关阀用于汽车防抱死制动系统 (ABS)增压与减压的控制,在不同温度环境下,其可靠的动态特性是ABS正常工作的重要指标。高速开关阀阀芯高频运动过程中,主要受到电磁力、液压力等因素的影响。针对液压力,建立高速开关阀不同温度、阀口两端压差、阀口开度的有限元仿真模型,分析温度、阀口两端压差和阀口开度不同时,高速开关阀液压力的变化规律。仿真结果得知,在相同的阀口开度和压差下,液压力随温度的升高而减小;阀口开度越大,液压力受温度的影响越大;同一压差和温度下,液压力随阀口开度的增大而减小。通过探寻温度、阀口两端压差及阀口开度大小对高速开关阀液压力的影响,为准确研究高速开关阀动态特性提供理论依据,从而为提高汽车ABS响应特性奠定理论基础。     

阀口形状对套筒调节阀调控特性的影响

为了满足管道系统调节性能的要求,本文基于计算流体力学(CFD),研究了阀口节流截面形状对套筒调节阀调控的影响。讨论了椭圆型阀口、V型阀口和扇形阀口3种类型的节流阀。结果表明,流道的几何形状对流量系数影响很大;V形阀口具有类似的等百分比流量特性;扇形阀口具有类似的线性流动特性。相对特性随截面形状的变化而变化。在小开口时,阀门的内部流动更为复杂。阀芯附近的能量损失相对较大。     

基于流固热耦合的负载敏感多路阀仿真研究

由于多路阀内部流量大、压力高,且流道结构复杂、节流温升大,会造成阀芯发生变形而引起卡滞现象,为此,对多路阀进行了流固热耦合数值模拟仿真研究。首先,利用AMESim和UG软件对负载敏感多路阀进行了建模;然后,利用ICEM对流体域及固体域进行了网格划分;最后,采用ANSYS Workbench平台,在不同工况下对多路阀进行了流固热耦合数值模拟仿真,分析了不同工况下多路阀流场内流体速度、压力分布、节流温升、气穴气蚀以及阀芯变形的情况。研究结果表明:阀芯与油液接触的区域温度受影响较大,而远离油液的区域阀芯温度变化不明显,在油液温度影响下,阀芯上节流槽区域发生膨胀变形,说明节流温升对阀芯的影响主要集中在节流槽附近区域;当主阀口开口度较大,压力补偿器开度较小时,阀内易出现气穴,产生气蚀现象,节流槽处温升非常明显,阀芯变形量较大,容易引起卡滞现象;该研究结论可为多路阀阀芯的结构设计提供理论支撑。     

同步阀原理性误差分析与全补偿理论的建立

通过分析传统同步阀误差产生的机理,提出原理性误差全补偿的设计理论,并根据该理论设计出一种具有三级结构的新型同步阀。用MATLAB定量分析负载压差和入口流量变化对可变节流口面积的影响,创新节流口形状,这种特殊的节流口形状能通过阀芯的线性位移补偿非线性误差。新型同步阀能适应大范围的负载压差和流量偏差,可以承受的最大偏载达到最大负载的40%,入口流量可在额定流量的正负50%内变化,从补偿原理性误差的角度提高了同步阀的精度。     

多路阀中压力补偿阀阀口流量及压力特性分析

本文以某型号的多路阀出口两种相同结构尺寸但节流口形状不同的压力补偿阀为分析对象,分析随着补偿阀阀芯位移的变化,两种类型压力补偿阀进出口的压差及流量的变化规律,并运用Matlab编程得出相关特性曲线,通过对比研究组合式压力补偿阀的流量-压力特性,为多路阀中压力补偿阀的设计提供一定理论指导。     

液压挖掘机合流工况多路阀内流阻力的分析

分析了挖掘机负流量变量系统的工作原理,建立了负流量-恒功率变量控制的动臂回路液压系统AMESim模型,获得了双泵合流系统动态特性,进而利用FLUENT计算多路阀内流场。结果表明:快速提臂双泵合流时多路阀内流动阻力达2.6 MPa,阻力主要发生在合流窗口、节流口、直弯流道处。发现合流窗口处高速液流冲击其后阀芯及阀腔,高速液流交汇增大了流动阻力,改变了阀腔内压力分布使阀芯受到较大侧向力的情况。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析

基于Fluent流场仿真软件,对某滑阀内部流场进行数值模拟和可视化研究。在相同计算条件下,分别对不同阀口开度下的三维模型进行稳态模拟仿真,得到滑阀内部流场的速度压力、流量特性以及流量系数的变化规律：在相同的压差条件下,随着阀口开度的增大,阀口处的最大速度、流场的最低压力、流量系数都随之降低。通过改变节流槽的形状进行仿真比较,得到流量系数与节流槽截面形状密切相关,在阀口开度相同的条件下,随着进出口压差的增大,半圆形节流槽滑阀的流量系数变化比较明显。研究为滑阀的优化提供了有效数据,并且对同类型产品的相关研究具有一定参考价值。     

流固耦合下多路阀换向阀块变形及模态分析

多路阀广泛应用于重大装备领域中,其性能直接影响整机操纵的舒适性和灵活性。在对多路阀阀体进行分析以提升其性能时,内部流体对阀体的作用效果不容忽视。在ANSYS Workbench中对某型号电液比例负载敏感多路阀换向阀块进行流固耦合分析,得到不同阀口开度下,阀体阀芯在流体稳定流动时的受力、变形以及自身固有频率的变化情况。研究结果表明：随阀口开度的增加,流体对阀体阀芯的作用力逐渐减小,换向阀块的最大变形逐渐减小。阀体阀芯的固有频率在流固耦合后降低,阀体阀芯固有频率减小程度存在差异,各阶固有频率在阀口开度增加中基本保持不变。仿真结果为多路阀在设计与优化环节中确定强度薄弱区和颤振补偿所用信号选取提供参考,有助于提高整机性能。