液压缸作高速往复运动时,具有很大的动量,这样在行程的终端,如果活塞与端盖产生机械碰撞,将会产生很大的冲击和噪声.这种机械冲击的产生,不仅会引起液压缸各部分的损坏,而且严重影响与之连接管路及阀类.因此,液压缸设置缓冲装置极为重要.目前较多采用改变油路的通流面积,来实现缓冲目的.下面介绍一种加工工艺中容易保证的缓冲装置.

阀芯上阀肩与阀体之间的配合,阀芯上节流槽、均压槽的设计等直接影响整个阀的使用性能和阀的使用寿命。研究对象为矿用装岩机机械液压系统整体式多路换向阀中回转联滑阀阀芯的结构。剖解整体式多路换向阀阀芯的结构,对阀芯节流口的面积进行数学分析,并利用减小阀芯所受径向力的方法对阀芯结构、节流槽、均压槽进行研究。重点研究阀杆上的节流槽、均压槽等阀杆的微小结构对阀使用性能的影响。研究对阀杆的设计具有重要的参考价值。

基于Fluent流场仿真分析软件,在定压差条件下,对带有单U形、斜U形以及V形基本节流槽的滑阀阀口开度-流量特性开展了研究,并将其与试验结果进行了对比验证,得出了U形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度减小、斜U形类槽口随着阀口开度的增加基本保持不变、V形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度增大的结论。基于上述研究,利用粒子群优化算法,得到满足定压差条件下阀口开度-流量特性要求的节流槽优化尺寸,并通过实例验证了优化结果。

针对叉车多路阀微动特性性能的要求,对目前叉车多路阀上几种常见非圆周节流槽过流面积进行了分析。对阀芯位移与油口通断时形成的压力与流量特性参数进行了研究,运用MathCAD计算软件对现有U形节流槽进行了仿真计算,利用试验设备对U形节流槽的开启闭合进行了数据采集,并将仿真、计算所得数据与实际试验数据进行了对比,建立了较为准确的仿真模型。研究结果表明通过模拟仿真可有效对叉车多路阀阀芯所需节流槽种类和分布状况进行设计研究,通过试验试制测试叉车新阀阀芯微动特性,可大大改善叉车多路阀阀芯的控制特性,减少研发时间。

针对一般动态仿真仅对阀口处在某一具体稳态工作点进行线性化求得动态响应,无法全面反应在阀芯移动过程中整个节流槽阀口对动态特性的影响情况。为此,将多功能液压破碎清塞机用多路阀阀口形状等效为过流面积,采用定步长的四阶龙格-库塔法求解变系数的动态微分方程,对多路阀转锤联液压系统进行了动态仿真,研究了不同节流阀口形状对其液压缸两腔的压力变化、速度、位移等动态特性的影响。仿真结果表明节流阀口形状所转换的过流面积曲线斜率大小直接影响了多路阀的微调特性和缓冲能力,为多路阀节流槽阀口形状的设计与优化提供了依据。

针对某型负载敏感阀U型节流槽流量调节范围小、响应慢等问题,通过分析阀口开度与过流面积的函数关系,设计了一种Ω型结构节流槽,建立阀口过流面积数学模型,利用粒子群算法以流量增益为目标对其结构参数进行寻优,利用FLUENT仿真软件对其性能进行了验证。结果表明Ω型节流槽阀口开度-过流面积的设计参数最优值r为1.5 mm、L1为5.6 mm、h为4.7 mm。U型与Ω型节流槽的阀口开度-过流面积均呈现分段增大的趋势。当阀口开度小于3 mm,U型与Ω型过流面积梯度一致;当阀口开度处于3.0~5.6 mm,U型过流面积梯度逐渐减小,Ω型过流面积梯度增大,Ω型比U型平均增大32.66%,具有较高的流量增益;当阀口开度处于3.0~5.6 mm时,Ω型最大流速峰值比U型平均减小4%,对节流槽冲击减弱,稳定性相对提高。

针对多路阀设计中阀芯节流槽结构的拓扑形态表达和其流固耦合响应的大组合、大自由度解析问题,提出多路阀阀芯节流槽拓扑结构组合的神经网络模型。在利用多路阀动态特性台架实验验证其三维流体解析结果的基础上,将节流槽拓扑结构分类为由半圆槽、U型槽、圆孔等结构的参数化组合构成,通过正交实验法得到各参数组合条件下的多路阀三维流体解析响应,作为反向传播神经网络的训练样本,实现其节流槽拓扑结构组合的神经网络表达;采用进化神经网络优化训练过程的初始权重和阈值,优化后的神经网络能够对非训练样本集合的多路阀三维流体解析响应实现准确预测。研究结果表明,此模型为阀芯节流槽结构设计中拓扑形态表达提供了一种新的思路,对多路阀数字化设计具有实际意义。

采用数值模拟方法研究液压滑阀内的高压空化流动特性,分析了进口压力的改变对液压滑阀内的高压空化流动特性的影响。结果表明:在高压入口条件下,液压滑阀节流槽区域内及其出口处存在多个空化区域。随着进口压力的增加,液压滑阀内的空化流场会从稳态向非稳态转变;当液压滑阀内的空化流场处于非稳态时,其空化流动结构的变化具有明显的周期性,可明显区分出空化初生、发展和衰退阶段。进口压力越高,节流槽出口处的空化区域和强度越高,空化流动周期性变化的时间越短,且会出现云空化脱落现象。

液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。

变流量轴向柱塞泵输出流量的稳定性是衡量其性能的重要指标,配流盘上的节流槽对流量脉动有重大影响,流量脉动又会引起压力脉动。为减小变流量轴向柱塞泵的流量脉动,利用AMESim建立变流量轴向柱塞泵模型,给出节流槽过流面积计算公式,利用MATLAB绘制节流槽过流面积图,在柱塞子模型中导入数值进行仿真分析。分析发现:在柱塞腔刚与压油腔连通时,流量倒灌现象与过流面积成正相关;随着柱塞腔继续转动,流量脉动与过流面积成负相关。根据该研究设计一种V-梯形节流槽,有效提高变流量轴向柱塞泵性能。