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。     

煤矿水压安全阀的气穴特性与结构优化

以煤矿水压三用阀中安全阀为研究对象,借助CFD两相流技术对比分析滑阀式安全阀和针阀式安全阀的气穴特性,研究其压力和气穴分布情况,分析安全阀结构尺寸对改善气蚀破坏的影响,并优化滑阀式安全阀流道的夹角,进一步减小气穴现象的发生。结果表明:相对于针阀式安全阀,滑阀式安全阀受到的气蚀破坏较小,当滑阀式安全阀的流道夹角α=45°时,阀腔的气穴强度最低,气穴面积最小,重要阀口处的最大气相体积分数仅为24.5%。优化后的安全阀能够有效抑制气穴的产生,提高安全阀的安全性能和使用寿命。     

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.     

基于液动力的水压阀阀口设计及试验研究

水压电液比例方向阀是智能化液压支架的核心控制元件,非线性的阀口液动力是影响比例阀性能的关键因素。非全周开口的"锥滑阀"是水压比例阀常采用的结构形式,"锥滑阀"有先节流后密封与先密封后节流两种结构形式。分别建立了两种结构的三维流道模型并进行了网格划分,通过网格无关性验证选取了合适的网格密度。利用CFD仿真方法得到不同阀口开度、不同阀口压差下阀芯所受液动力变化曲线,结果表明:两种"锥滑阀"结构阀口液动力变化趋势相同,先密封后节流结构的阀口液动力要明显小于同等工况下先节流后密封结构的液动力。最后搭建了液动力验证试验系统,通过测量阀口流量和阀口压差间接验证了CFD仿真分析的正确性。     

一种可锁紧的丝杠螺母式直流截止阀

截止阀作为主要的截断类阀门之一,在很多领域发挥重要作用。在直流式截止阀中,阀体流道与主流道呈一斜线使得流动状态的破坏程度比常规截止阀要小,但总体上由于阀门开启与关闭时,阀瓣行程较小且流体对阀瓣持续施压,使得通过螺纹启闭阀门所需力矩较大。将旋转升降阀杆结构设计为丝杆螺母式驱动方式,可以较大程度减小直流式截止阀的关闭力矩,并通过与锁紧轴套相配合的零件形成锁紧装置。通过装在阀杆下部的波纹管,隔离流体介质与阀杆,减小温度对密封填料的影响。阀体设置为上阀体和下阀体两部分并与波纹管安装。利用SolidWorks完成丝杠螺母式直流截止阀三维建模并进行强度校核,阀杆受力分析表明关闭力矩减小了53%。通过ANSYS FLUENT进行流体场分析,观察其在不同开度下的压力分布及速度矢量,得到压力、流速特性图。     

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。     

基于正交试验的钻井用水力振荡器结构性能参数设计

水力振荡器用于解决井下摩阻过大所造成的钻进缓慢、卡钻等问题。在螺杆马达已定情况下,振荡器的性能主要取决于动、定阀孔尺寸,及动阀孔偏心距的选取。结构参数选择不合适,如振荡力过小,不能解决由于摩阻过大造成的问题,影响钻井速度,延缓钻井完成时间;如振荡力过大,则会影响其他井下工具正常工作,严重时会造成安全事故。利用Fluent滑移网格及UDF模拟阀组流道在实际工况下的运动状态,计算产生振荡力的压降,并结合试验数据验证了其正确性。为得到不同结构性能参数下的压降数值,对动、定阀孔尺寸及动阀孔偏心距进行正交试验设计,筛选出压降均值为2~4.5 MPa区间的结构参数组合。该研究结果对水力振荡器的设计有重要指导意义。     

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。     

一种新型充液阀

充液阀是液压机关键的大通径液压部件之一。其中 ,液压缸的快进、保压后泄压和回程动作都必须有充液阀参与完成 ,因此 ,充液阀对液压机的工作性1.Ｔ形宽键 (上半键 )　 2 .阀体　3 .卸载阀　 4.锥阀　 5 .小弹簧　6.大弹簧　 7.导向弹簧座　 8,11,13 .法兰　 9.活塞缸　 10 .控制活塞　 12 .端盖能起到至关重要的作用。对于充液阀的基本设计要求是 :在保证工作性能稳定的前提下 ,应具有结构紧凑、体积小、重量轻的特点 ,并能够适用于向上、水平和倒置等多种安装形式。在此 ,介绍一种充液阀的新型结构 ,见示意图。1　工作原理在液压缸加压、…     

焊接工艺对T形结构焊接变形的影响

对T形结构焊缝横向收缩和纵向收缩引起的弯曲变形进行了研究.实验材料为Q235B,焊接材料选用FA303,直径分别为2.5、3.2和4.0mm.实验结果表明,焊缝横向收缩引起的T形结构弯曲变形,对于底板尺寸600min×100mm×(4-5)mm的T形结构,焊接线能量越大,产生的焊接弯曲变形越小;而焊缝纵向收缩引起的弯曲变形,随着焊接线能量的增加,焊接弯曲变形越大;在4100-5400J/cm线能量下,采用分散跳焊的焊接顺序所产生的焊接变形小,采用从一端连续直通焊时焊接变形最大.     

吸入式喷砂枪内部结构对颗粒输送及加速性能的影响

吸入式喷砂枪作为喷砂装置中的常用设备,是颗粒输送及加速的重要部件。为研究吸入式喷砂枪内部流场及颗粒运动情况,以及丸粒吸入口入射角、混合室直径对吸入式喷砂枪丸粒吸入及加速效果的影响,采用CFD软件Fluent进行气固耦合仿真计算。结果表明:随着丸粒吸入口入射角越小,颗粒输送及加速性能越好;随着混合室直径变化,吸入式喷砂枪的引射系数存在一个最优值,能使颗粒的输送效果最好,该最优值还随压缩空气压力的增大而减小,而混合室直径越小对颗粒的加速效果越好。研究结果为吸入式喷砂枪的设计及选用提供了参考。     

吸污车气路系统工作特性分析

设计以气动隔膜泵为主要核心工作部件的吸污车气路系统。根据吸污车整车对气路系统的设计要求,对气动隔膜泵进行了选型设计。建立以NDP-40BPT气动隔膜泵为核心的吸污车气动系统AMESim仿真模型,分析节流阀的开度、气源压力和温度变化对气动隔膜泵进、排气流量和压力的影响。研究结果为优化和设计吸污车气路系统提供了依据。     

结构参数对上吹风冷却装置流场性能的影响研究

用ANSYS-FLUENT软件研究挤出联动生产线中上吹风冷却装置的外形结构形式、风源入口方向、出口流道吹风倾斜角度等主要结构参数变化对其吹风性能的影响。研究中以空气为介质得出相关参数变化对上吹风冷却性能的影响规律。结果表明:横截面外形为圆筒形比矩形上吹风冷却装置可实现更均匀的出口速度;风源入口垂直于出口方向更有利于获取较大的出口速度均匀性;出口流道吹风倾斜角为12°时上吹风冷却装置表现的吹风效果最佳。     

短管节流阀的空化流动与噪声的数值模拟分析

目前短管节流阀已替代毛细管在空调中的应用，而国内针对短管节流阀的空化流动和噪声问题的研究较少。主要围绕短管节流阀进行研究，以R134A制冷剂为冷媒，通过对不同流量下空调的制冷过程进行数值分析，得出其空化、噪声、压力场、速度场等的分布。结果表明：在阀门进出口压差不变的情况下，入口流量越大，空化越严重；噪声随流量的增大先增大后减小再增大；最大噪声产生的位置随着流量的增大逐渐向下游移动；剪切力和空泡溃灭都是影响噪声的因素，但相比之下，空泡溃灭才是影响噪声的主导因素。     

基于CFD的入口节流型滑阀稳态液动力研究

利用计算流体力学(CFD)方法,针对入口节流出口无节流的滑阀阀内流动方式,进行了液动力特性研究。给出了网格细分的规则,以及根据流场计算结果提取液动力的方法。计算了阀芯环形腔截面面积、环形腔长度、出口尺寸及角度、阀口开度等不同滑阀结构参数和工作条件下,入口节流出口无节流流动方式液动力的变化规律,分析了其液动力变化的内在机理。研究结果揭示了该种流动方式下液动力的复杂变化规律,为滑阀的分析和设计提供了参考。     

双螺杆空压机气动噪声的数值模拟研究

为了研究双螺杆空压机内气动噪声的大小与分布规律,建立双螺杆转子的三维模型与空压机的流场模型。将流体动力学计算方法和声学有限元技术相结合,研究转子中心距和齿顶间隙对双螺杆空压机宽频噪声的影响。结果表明：双螺杆空压机进气口边缘处声功率级最低,与进气口接触且逐渐接近转子容积部分声功率级较低,而转子啮合部和排气口位置的声功率级最大,且宽频噪声的大小随着压力差增大而增大;当齿顶间隙为0.2 mm时,空压机的宽频噪声较小;转子中心距为81.2 mm时,空压机的宽频噪声较小。     

水压机主分配器内进水阀的数值模拟及结构改进

以当前常用的水压机主分配器的进水阀为主要研究对象,建立了其数学模型,基于有限元理论,利用CFD软件对进水阀和排水阀进行了内部流场的数值模拟研究,通过对进水阀内部流场的模拟分析可知目前常用的进水阀的引水孔结构不合理,容易产生气蚀,影响其使用寿命,而且出口速度变化范围大,不利于系统稳定.针对水阀的特点,对进水阀进行流场计算,并考虑阀的压力损失,从水力学的角度对该阀进行了优化设计.经过优化改进引水孔的倾斜角度,阀腔内压力均匀分布,出口速度变化缓和,性能得到改善.     

基于AMESim卸荷溢流阀阻尼孔优化分析

为了优化卸荷溢流阀的动态性能,建立卸荷溢流阀模型,分析卸荷溢流阀在受到流量冲击时安全阀阀芯位移、安全阀出口流量、安全阀进口压力以及主阀出口流量变化情况,得出合理的阻尼孔直径,并在此基础上仿真分析流量平衡时各阀口的流量曲线。结果表明:阻尼孔直径值为1 mm时,易于卸荷溢流阀的性能平衡;各阀口受到流量冲击时,流量波动0.06 s后均趋于稳定。     

新型高压电-气比例阀缓冲气控腔性能分析

针对某控制装置中新型高压电-气比例阀提出了大容积缓冲气控腔的设计结构,以满足该阀高压力、大流量、工作范围宽的工作需求.建立了高压电-气比例阀的数学模型,分析了缓冲气控腔对该阀动态性能的影响,结果表明,增加缓冲气控腔容积,可提高高压电-气比例阀输出气体流量稳定性,减弱控制装置负载加速度的振荡.此外,采用数值模拟计算的方法,对缓冲气控腔流场特性进行了研究.结果表明:该腔压力呈环状分布,腔内存在涡流;缓冲气控腔气体入口位置接近该腔压力输出平面时,其流场特性要优于气体入口远离输出压力平面的情况.     

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。