液压新型节流阀抑制空化的效果研究

【摘要】：当前,液压技术在高压、高速、大功率、低噪声、高可靠性和高集成化等方向上取得了重大的发展,但是在高压和高速液压系统中很容易产生空化现象,空化现象对液压元件及回路造成空蚀破坏。节流阀作为液压系统常见的控制元件,在液压技术中扮演着十分重要的角色,其空化噪声问题也十分严重。目前对空化现象的研究较多,但研究成果还停留在一些理论性的假设和经验性的实验结论水平。由于空化与空蚀问题对液压系统危害的严重性和复杂性,实际工程中需要采取措施抑制空化现象。本文针对这一现状,制作了有抑制空化能力的新型节流阀,并且组建实验系统对新型节流阀抑制空化的效果进行研究。首次提出了将流体湍流脉动压力功率谱强度作为衡量空化程度强弱的标准。通过实验验证了新型节流阀确有抑制空化的效用,对不同入口、出口压力情况下节流阀抑制空化的效果大小也进行了论证。此外,通过对节流阀进行流体仿真,验证了新型节流阀抑制空化的确定性,依据流体仿真结果对新型节流阀又做了一定的改进设计,使新型节流阀抑制空化现象的效果更好。主要工作内容如下:(1)论述了国内外关于空化现象的研究现状与不足,从而提出本文的研究方向及其意义。(2)设计并制作了带出口压力反馈结构的新型节流阀,并且验证了新型节流阀在一定范围内有明显抑制空化的能力。(3)给出衡量液压元件空化程度的标准,并给出了计算公式:即用脉动压力功率谱强度作为空化程度的衡量标准。搭建了衡量空化程度的实验系统,用实验验证了脉动压力功率谱强度作为空化程度衡量标准的可行性。(4)提出功率谱效果因子Δη_1及Δη_2的计算方法,并用功率谱效果因子Δη1及Δη2来表征在节流阀入口、出口压力变动时抑制空化的量化效果。总结出节流阀入口、出口压力变化时抑制空化能力强弱的规律。(5)采用流体仿真手段对新型节流阀和普通节流阀的抑制能力进行对比分析,比较两者空化区域的大小,从定性层面进一步验证了新型节流阀确有抑制空化的能力。与实验研究方法相辅相成,从而更加有力地验证了新型节流阀设计的可行性。(6)通过对仿真结果的分析,发现新型节流阀还有改良空间,故改进新型节流阀的阀腔构件,经仿真结果对比,这次改良又进一步提高了新型节流阀抑制空化的能力。