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.     

基于Karnopp摩擦模型的比例阀颤振响应研究

颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。     

具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

相较负载敏感系统，采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准，系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节，当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡，从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况，提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置，实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证；建立具有该装置的控制系统仿真模型，通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明：该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小；当负载频率小于50 Hz时，不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确；当负载频率为50～80 Hz时，采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%～30%;主阀芯的振荡减小了约85%。     

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。     

基于磁场及动态响应的磁流变阻尼器结构分析

根据阻尼力理论数学模型分析减振器结构设计,并基于有限元仿真建立磁路结构模型,深入剖析不同磁路结构对磁场分布特性的影响以及对动态响应的影响。结果表明：小的阻尼间隙有利于增加磁感应强度并减小响应时间,活塞有效长度的增加在减少响应时间的同时也减小磁感应强度,磁极形状对二者的影响都较小。综合考虑磁场分布及响应时间,给出活塞头合理结构参数区间,为磁流变减振器的结构设计与优化提供参考。     

高压大流量水压比例阀负载特性研究北大核心

水液压技术具有无污染和良好的动态特性,为了提高液压支架中所使用的换向阀组的性能,提出一种新型水压比例换向阀。对其原理进行分析并建立仿真模型,在斜坡输入信号下,研究了比例阀的稳态控制特性与阀芯的随动特性。分析了流量对阀芯响应特性的影响,确定了在供液条件与外负载不相匹配的情况下,阀芯的响应特性较差,在这种工况下,比例阀依旧能够保持稳定。最后搭建了比例方向阀试验台,分析了空载条件下比例阀阀芯的随动特性,验证了仿真模型的正确性与设计的可行性。     

基于Modelica的潜液泵系统建模与仿真分析

为研究潜液泵系统的动态特性以及速度限制扭矩控制阀(STC阀)结构参数对阀芯动态性能的影响,在分析其工作原理、数学模型的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建STC阀子系统、遥控阀组子系统等模型,并将所建立的子系统模型与恒压变量泵、离心泵模型相结合,构造出完整的潜液泵系统模型。利用该模型进行系统仿真,分析STC阀节流孔直径和阀芯质量对阀芯动态性能的影响。研究结果表明:潜液泵系统具有良好的动态特性;STC阀节流孔直径越小,阀芯的运动速度越平稳、速度振荡越小,越能更快达到稳定状态;STC阀阀芯质量越大,阀芯的速度振动越小,运动速度越平稳。     

某型发动机用减压阀性能建模研究

设计一种直接作用式波纹管减压阀,介绍其工作原理,基于计算流体动力学方法对其内部流场进行分析;运用力学方程、流量方程和连续性方程建立其数学模型,利用AMESim仿真软件对其静态特性进行分析,并通过试验验证仿真模型准确性;分析主要结构参数如主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径、阀芯直径以及阀芯及波纹管组件质量对其动态特性的影响。结果表明：增大主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径,均能改善减压阀的动态特性;增大或减小阀芯直径和阀芯及波纹管组件质量,对其动态特性影响较小,但阀芯直径的增大,会使得出口稳定压力也相应增大。     

基于正交试验设计的比例方向阀响应时间优化

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明：回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。     

电机械执行器驱动压差可控型多路阀特性研究

现有负载敏感多路阀,由于压力补偿器受到液动力等因素的影响,存在流量控制精度低等问题。以阀后补偿多路阀为研究对象,应用补偿压差调控原理,设计由伺服电机与滚珠丝杠组成的电-机械压差控制单元,增设于压力补偿器之上,构建新型压差可控型多路阀。阐明新型压差可控型多路阀的工作原理,在SimulationX仿真平台上建立了多路阀联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明:伺服电机采用转矩控制模式,控制电机输出转矩,对补偿器阀芯施加附加力,可以在0~3.5 MPa范围内对主阀节流口压差进行连续控制;而且可以对液动力进行估算与补偿,提高了流量的控制精度;此外,在电-机械压差控制单元非控制和控制两种状态下,伺服电机转动惯量越小,滚珠丝杠导程越大,对补偿器响应特性影响越小,压差控制动态响应越好。     

基于CFD的车辆减振器阻尼特性研究

为了设计高品质的车辆减振器,分析研究了减振器在不同工况下的阻尼特性及其影响因素。对减振器的阀系结构进行分析,基于CFD数值方法,建立了较高精度的减振器三维流体模型和流体网格模型,在FLUENT流体软件中进行了仿真分析,获得了减振器复原阀阻尼力特性曲线和内部阀系在不同工况下的压力场特性,并分析研究了在不同工况下影响减振器阻尼特性的最大因素,并进行了试验验证。结果表明:减振器低速工作时,其阀系内部压力场分布均匀,减振器叠加阀多槽面积是影响减振阻尼特性的最大因素;高速工作时,减振器阀系内部压力场波动明显,活塞孔直径是影响减振阻尼特性的最大因素。此方法对减振器内部阀系的优化设计提供了一定的理论依据。     

液力减振器阻尼特性的仿真与试验研究

减振器是汽车悬架的重要组成部分,在汽车行驶过程中主要起衰减振动的作用。汽车减振器中应用最广泛的为液力减振器,为了研究液力减振器的阻尼特性,针对某汽车液力减振器,分析了其结构和工作原理,建立了其液力系统图,利用流体力学知识分别建立了减振器活塞阀系、底阀、储油腔压力的数学模型,进而推导出减振器伸张行程和压缩行程阻尼特性的数学模型,并利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真。利用减振器性能综合试验台对该减振器进行了试验,得出示功图,与仿真结果进行对比,图形形状基本一致,验证了数学模型的有效性。通过试验分析了频率变化对减振器阻尼特性的影响,为减振器的设计和使用提供了参考。     

高速列车减振器活塞预紧力对阻尼特性影响的研究

为探究动车组减振器检修过程中预紧力对试验结果的影响,以某型号抗蛇行油压减振器为研究对象,通过构建减振器活塞阻尼阀三维模型和流量力学模型,分别用ANSYS和MATLAB/Simulink软件联合仿真,改变预紧力参数得出阻尼阀流体力学变化及减振器阻尼特性曲线。结合减振器阻尼试验台对仿真结果进行论证,分析活塞阻尼阀预紧力对减振器阻尼影响。通过试验对比得出：在速度未达到阀口开启条件时,阻尼阀预紧力的变化不会对减振器的阻尼力值产生影响;仅当速度值达到阻尼阀开启条件时,预紧力变化才会影响减振器的阻尼特性,拉伸和压缩阻尼力均随着阻尼阀预紧力的增加而增加。     

结构参数对直动式溢流阀动态性能影响研究

给出直动式溢流阀结构简图及工作原理,建立其流量连续性方程和阀芯动态力平衡方程,结合数学模型基于AMESim仿真软件建立其动态仿真模型,系统研究结构参数对其动态性能的影响规律。仿真结果表明:阀芯质量增大,超调略有增大,动态压力稳定时间延长;弹簧刚度增大,超调减小,稳定压力增大,阀芯位移变化不大;阀芯阻尼增大,压力超调增大,稳定时间延长;阀座直径减小,压力超调减小,稳定压力增大,阀芯位移增大;阶跃流量增大,压力超调增大,稳定压力增大。     

平衡阀对掘进机液压平衡回路稳定性的影响研究

以螺纹插装式平衡阀为研究对象,分析其结构参数对掘进机截割部升降过程中液压平衡回路稳定性的影响。建立截割部的静力学方程,对截割部油缸负载进行模拟仿真,运用AMESim对平衡阀动态过程进行仿真,搭建试验台并进行平衡阀动态性能试验,利用FLUENT对平衡阀阀芯开口处流场进行仿真。结果表明:油缸负载随着截割头的升高逐渐减小,动态性能的仿真与试验结果基本一致,较小的负重、阻尼孔和弹簧预紧力,以及较大的弹簧系数,有利于系统的稳定;较大的阀芯锥角和较小的开口度,有利于减少和避免气蚀和低频抖动现象发生。     

动座式节流阀阀口特性仿真与试验研究

结合水的理化性质,建立动座式节流阀阀口计算流体力学模型,对其水力特性包括流场、压力场、气蚀、流量压差特性、液动力特性等进行研究。在此基础上,研制一种新型的动座式水液压节流阀,该阀阀座台阶面上压力相等,使阀座所受轴向静压力得以平衡,采用伞状阀座有效补偿由于水冲击振动所引起的液动力;在流体经阀座进入阀芯的喷入口处,设计阀芯中杆结构,使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上,降低了液动力对阀座的冲击和侵蚀。采用Fluent软件建立相应的仿真模型,并就输入压力、阀芯锥角和阀口尺寸对系统动态特征的影响进行仿真分析,在此基础上搭建水液压试验台对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:动座式节流阀阀口处压力迅速降低,开度越小,压降越大;二级阀口处压力变化大而低,易发生气穴现象;引流孔、合适的阀芯锥角及二级阀口结构可有效降低主阀口的工作压差及液动力,减少阀口的气蚀,能有效地提高节流阀的工作性能和使用寿命。