滑阀阀芯凹角结构CFD仿真分析与优化设计
液压滑阀作为基础的液压放大元件之一,广泛应用于液压伺服系统。液压滑阀通过节流原理实现对流量或压力的控制,同时阀口节流作用会导致能量损失和剧烈漩涡,影响液压系统的工作性能。以液压滑阀阀芯为研究对象,采用有限元分析软件Fluent研究阀芯凹角结构对滑阀内部流场流动特性和能量损失特性的影响,其次基于粒子群算法对阀芯凹角结构参数进行智能寻优。研究结果表明:“斜边+弧边”形结构阀芯可以有效平缓流场,抑制阀口处漩涡的发生,当阀芯凹
沉割槽对滑阀阀芯径向卡紧力的影响
针对液压滑阀阀体沉割槽内液体流速不同会产生径向卡紧力的问题,利用CFD软件对某滑阀沉割槽处阀芯台肩所受径向压力分布进行研究,同时,根据滑阀内部流道的结构特点,结合理想流体伯努利方程,建立了沉割槽处阀芯台肩上压力分布的数学模型,并且通过实验验证了模型的准确性,分析了沉割槽尺寸及流量对阀芯径向压力分布的影响。研究表明:阀芯台肩上径向压力分布不均匀,且压力值随入口流量、沉割槽深度和宽度呈二次多项式函数关系上升;随压力点位置从远离出口位置至靠近出口呈平方关系下降;当阀口开度为0.5mm、流量为40L/min时阀芯台肩径向卡紧力为4.2N,是流量为10L/min情况下的16倍,且沉割槽深度减半后,卡紧力增至14.47N。最后,提出了一种偏心沉割槽结构,仿真结果表明,入口流量大于40L/min时,偏心沉割槽结构中径向压力分布的不均匀度比传统同心结...
基于CFD的液压滑阀U形槽阀口的流量特性仿真分析
采用计算流体动力学(CFD)方法对液压滑阀内流场进行求解,得到速度分布和通过阀口的流量。其结果表明:对于该U形槽,当开口较小时,流量增加很快,斜率较大,流量在开口大于2. 5 mm时趋于常数。在节流口流出和流入方向下的流量曲线基本重合,流出方向的流量略大。
插装阀式事故配压阀在天生桥水电厂的应用
针对天生桥一级水电厂原有滑阀式事故配压阀存在滑塞卡阻、失灵的问题,技改采用动作灵敏、可靠性高的插装阀式事故配压阀。对插装阀式事故配压阀的工作原理、特点进行分析介绍,并总结了在天生桥一级水电厂实际运用效果及运行经验,为今后大型水电站事故配压阀的改造提供借鉴。
液压滑阀污染卡紧及滤饼形成机制研究
油液污染导致的污染卡紧失效是履带装甲车辆液压滑阀常见故障之一。污染磨损微小颗粒随着液压油进入滑阀间隙发生淤积并形成滤饼,阻碍阀芯动作,造成滑阀卡紧失效。对滑阀间隙内滤饼的形成机制进行分析,采用滤饼过滤理论,引入颗粒分布参数影响因子,建立滑阀滤饼及污染卡紧力模型;通过设计的污染卡紧实验台进行实验,实验结果验证了所建模型的正确性。该模型可用于滑阀污染卡紧力的预测,为滑阀及液压系统的设计提供指导。
伯努利效应引起滑阀阀芯径向力的研究
运用CFD软件Fluent对液压滑阀内部流场进行可视化分析,详细研究了阀芯受径向压力分布情况和影响因素。计算发现,径向压力分布与阀口开度、入口流量、环割槽深径比、进出口油道的轴交角都有密切的关系。阀口开度越大,径向压力波动越小;入口流量越大,环割槽深径比越小,径向压力波动越大;与进出口轴交角为0°和90°相比,进出口轴交角为180°时x=0截面的径向压力分布更平稳。同时,通过伯努利效应对入口中心截面处阀芯周向压力分布及阀芯轴向分段建立压力方程,通过理论分析验证了仿真模型和结果的可靠性。最后分析了径向力不平衡产生的卡紧力及径向稳态液动力的分布及其影响因素。
基于流体-固体耦合的液压滑阀开启过程仿真分析与优化
为改善液压滑阀开启过程中阀芯的工作性能,基于流体-固体耦合理论和动网格技术,建立滑阀开启过程三维流体-固体耦合数值分析模型,对阀芯在驱动力、弹簧力及液动力作用下的动作过程进行了模拟分析。针对阀芯受力分析结果,改进滑阀内部流道结构;以改进后阀芯槽口和凸台的4个结构参数为优化对象,利用最小二乘拟合和反向传播神经网络构建最大冯米塞斯应力与液动力峰值的目标函数,借助遗传算法确定了槽口和凸台的4个结构参数最优值。研究结果表明:优化后阀芯所受液动力和最大冯米塞斯应力的峰值分别减小了16.3%和22.0%;优化设计阀芯的结构参数可明显提高滑阀开启性能。
液压打桩锤主控滑阀稳态液动力研究
文章采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent,对液压打桩锤主控滑阀内部流场进行可视化数值模拟;从理论上分析了主控滑阀内部流体的物理规律,并且给出了滑阀稳态液动力的CFD求解思路;分别在进口节流和出口节流情况下,研究了阀杆直径的变化所引起的台肩壁面正应力分布变化和阀杆圆周面切应力分布变化,进而分析了阀杆直径和台肩直径关系对稳态液动力的影响并进行了实验验证。研究发现在特定的阀杆与台肩直径关系下,主控滑阀稳态液动力数值较小并且滑阀功率消耗没有显著增加,所得结果为滑阀的结构参数设计提供了参考依据。
基于FSI的U型节流阀油流粘性热效应分析
在中高压液压系统的使用过程中,液压滑阀经常出现阀芯移动操作困难和阀芯磨损,甚至造成阀芯和阀套间卡死的现象,这是因为液压滑阀因节流产生的粘性加热使油流温升显著,阀芯阀套受热膨胀不同,从而减小了阀套与阀芯间的配合间隙。针对这一现象建立了计算流体动力学(Computationalfluiddynamics,CFD)三维模型和稳态传热有限元模型(Finiteelementanalysis.FEA),并利用流固耦合(Fluid—solidinteraction,FSI)计算了u型节流阀在不同工作压力下,不同节流槽口宽度和深度,以及不同开口度的速度场和阀芯表面温度场,并对计算结果进行了分析,得出阀芯在各种情况下的最高温度和最大变形量的变化趋势。
含污染颗粒液压滑阀不同间隙的流场与泄漏研究
针对某型装甲车辆综合传动定压滑阀在污染环境下的配合间隙泄漏问题,建立液压滑阀的二维几何模型,利用Fluent对液压油中含不同体积分数的污染颗粒时,不同配合间隙下液压滑阀的流场进行数值仿真,获得其流场特性与泄漏量变化规律。结果表明:流体流入阀腔时,流速增大、压强变小,并在节流口处产生射流现像,颗粒体积分数在阀口流束与漩涡边缘处较高,在漩涡中心区域较低,且在间隙中心区域较靠近壁面处高;含污染颗粒液压油的泄漏量较不含污染颗粒液压油的泄漏量减少,同一间隙下泄漏量与颗粒体积分数成线性关系,颗粒体积分数增大泄漏量减小;泄漏量随颗粒体积分数增大而减小的速率与间隙的三次方成正比关系。