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基于热效应的锥阀振动特性研究

吕少恒  
【摘要】:液压锥阀由于其密封性良好、结构简单、启闭性好等特点,在液压系统中用来控制压力、方向、流量等等,因此广泛应用于单向阀、插装阀、溢流阀等液压阀,成为液压系统中重要的基础元件。但是锥阀在实际工程中出现由于阀芯的振动带来的压力波动、噪音、空化等等现象,使得系统的控制精度下降,甚至导致系统元件的损坏,严重的制约了其应用场合。这几年来伴着液压系统的集成化、自动化程度不断提高,液压元件的应用场所以及应用数量急剧增加,对于液压锥阀的性能要求大大提高。因此研究液压锥阀的振动、空化很有必要。 由于存在各种各样的液压锥阀形式,从而导致锥阀振动的主要原因也不同。论文主要针对液压锥阀的结构变化引起的振动进行研究,考虑到热效应引起的锥阀振动情况和不同结构不同温度下空化对锥阀振动影响。 本论文主要包括四个部分:(1)在计算流体动力学(CFD)进行稳态计算,对于三中结构形式的液压锥阀分析,通过分析发现传统的液动力计算公式在复杂结构的锥阀中出现不准确。在ARMsim中建立液压系统的动态响应模型,仿真不同阀芯锥角下,锥阀的动态响应特性,发现锥阀阀芯锥阀锥角越小,锥阀的动态响应特性越好。(2)设计制造实验锥阀,建立实验平台,在不同压力和不同流量下分别对不同的锥阀阀芯阀芯锥角进行实验,得出锥阀阀芯锥角越小,锥阀响应时间越短,超调量越小,动态响应特性越好,从而得到与仿真分析一样的结果,验证了仿真分析的准确性。(3)对液压锥阀工作过程中温度对流量的影响研究,发现影响锥阀流量的是液压系统中的油液整体温度,温度变化引起粘度变化从而影响锥阀的流量特性。同时对于有倒角存在的两种典型的阀口渐缩式阀口和渐开式阀口进行温度影响分析发现,温度变化对于渐开式阀口流量特性影响系数小。(4)对锥阀空化现象进行分析研究,发现空化主要发生在节流口下游低压区域,油液温度的变化引起粘度变化从而影响空化程度,粘度越小空化程度越剧烈。对于两种典型阀口阀口,温度升高,渐缩式阀口对于空化有抑制作用。


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