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。     

节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响

液压滑阀是液压系统中的关键控制部件之一,其结构简单可靠,易于实现流量、压力控制。但是运行过程中由于热负荷产生的微小变形会导致阀芯卡滞现象的出现。当阀芯发生卡滞现象时,可能会严重降低液压阀的精度和灵敏度。基于热-流-固耦合模型,分析了节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响。首先建立了阀内固定开度流道模型,计算获得了不同节流槽形状下阀内流动特性;其次,将流体分析得到的温度场信息作为边界条件加载到热分析中,得到阀芯上的温度分布特性;最后研究了不同节流槽形状下阀芯间隙的变形量,分析阀芯卡滞的变化,为减小阀芯卡滞措施的研究提供参考。     

基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究

液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象,基于流固耦合共轭传热方法,运用COMSOL软件对滑阀内的热-流-固多物理耦合场进行数值计算。结果表明:高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面,由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧;阀芯最大径向热变形量可达1.31 μm,位于节流槽矩形工作边处;黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响,含气泡油液却与此相反,导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响;考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征,而是使计算结果更加符合实际工况。     

节流槽个数对滑阀阀芯热变形的影响

针对节流温升及进出口压差导致滑阀阀芯变形引起卡滞的问题,采用Fluent和Workbench分析软件对具有U形节流槽的滑阀、全周开口滑阀的液-固温度场和阀芯热变形进行数值计算。结果表明:在阀口附近及流束冲击壁面有局部高温,由此导致的阀芯变形量达数微米,最大可达到配合间隙(一般10μm左右)的50%。随着U形节流槽个数的增加,阀芯的变形量也会随之增大。全周开口时,阀芯变形量最大,滑阀阀芯的变形可能直接导致卡紧现象。当油液压力单独作用于阀芯时,其导致阀芯发生的变形量非常小,基本可以忽略不计。     

双U形节流槽滑阀多场耦合特性研究

压滑阀在工作过程中阀芯卡滞及磨损现象严重,为了改善阀腔流域特性及液压阀的工作性能,构建了液压滑阀的简化模型,基于计算流体力学对双U形节流槽滑阀阀芯及阀腔内流域动态特性进行了分析。研究了节流槽数量、阀口压差对阀腔内流体速度场、阀芯温度场及阀芯应变场动态特性的影响。研究结果表明,随着阀口压差的增加,流体的最大流速以及阀芯的最高温度和最大变形增大;随节流槽数量的增加,阀芯的最大变形增大,流体流速及阀芯最大温度变化微弱。该研究为阀芯优化设计提供了参考。     

掘进机用螺纹插装式平衡阀流场特性研究

针对掘进机用螺纹插装式平衡阀易产生低频抖动、气穴、漩涡、噪声等现象,对螺纹插装式平衡阀的内部流场特性进行了模拟仿真。主要分析了螺纹插装式平衡阀的工作原理和主阀芯的受力情况,建立了主阀芯的数学模型;建立了螺纹插装式平衡阀的主阀二维几何模型,利用FLUENT软件模拟其内部流场特性,寻找出低压区、高速区和漩涡区。结果表明:较大的锥角角度,可以减小节流口出口的低压区域,可以减少气蚀现象的发生,也会使阀芯侧面的漩涡区域变大,易使阀芯产生抖动;较小的开口度,会减小节流口出口处的负压区域,增大节流口出口漩涡区域,减小阀芯侧面的漩涡区域,减少和避免气蚀和低频抖动现象发生,也会加大油液对阀芯锥面的冲击。     

先导式比例方向阀流热固耦合仿真分析

比例方向阀是液压系统的基础元件,其性能直接影响系统的整体稳定性.为防止在阀的使用过程中,节流温升导致阀芯发热膨胀,从而出现阀芯卡紧等现象.针对先导式比例方向阀进行流热固耦合仿真分析,对阀的热变形情况进行探究:建立先导式比例方向阀的固体三维模型和流场模型,采用基于CFD的流热固耦合仿真分析方法,分析节流温升使油液温度升高...     

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。     

压电驱动精密流量阀阀芯结构优化设计

以压电驱动精密流量阀的阀芯及其周围流场为研究对象,通过建立有限元模型,应用Workbench平台对阀芯及其周围流场进行流固耦合分析。首先通过Fluid Flow(CFX)模块对流体域进行流场分析,得到阀稳态时的内部流体压力场的分布规律;再将流体分析结果导入Static Structural(Ansys)模块,对阀芯固体域进行静力学分析,得到流固耦合作用下阀芯的静变形云图及Von Mises应力云图。根据流固耦合分析结果,对阀芯进行结构参数优化。优化后,在保证阀芯工作可靠性的条件下,阀芯体积减少了13.5%,实现了阀芯的轻量化。     

组合型节流槽对多路阀内流场特性影响的仿真研究

针对工程机械用多路阀阀口压损大、流速高,极易出现阀芯冲蚀磨损的问题,以某型号工程机械多路阀为例,设计不同组合形式的节流槽,研究多路阀阀口节流槽结构形式对阀口流阻损失及多路阀内部流场特征的影响。采用数值分析的方法研究了不同阀口节流槽形式在阀芯开启过程中阀口前后压差、流量、流速等流场特征。结果表明:阀芯采用不同组合型节流槽的流场特征明显不同,VU形节流槽较其他阀口出流线性特性更好,且具有良好的预升压效果,可进一步降低液流对阀芯的冲蚀,减小噪声、振动,保证多路阀工作的稳定性。对高压、大流量多路阀阀芯节流槽口的设计及提升多路阀综合性能具有一定的参考意义。