水介质O形圈密封阻力研究
为了研究水介质O形圈的密封阻力特性,通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型,分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响,通过2种滑动摩擦力理论算法,计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力,与实验测量的摩擦力进行对比分析,探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明:随着预压缩率增大,O形圈von Mises应力和接触长度增大;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力增大,接触压力和接触长度随之增大,流体压力超过30 MPa,接触长度减小;微元法和实验得到的摩擦力较为接近,可用于O形圈摩擦力预估;相同往复速度下,随着流体压力增大,O形圈摩擦力增大;相同流体压力下,随着往复速度增大,摩擦力也增大。
基于混合润滑模型的往复密封动特性研究
为研究往复运动密封性能,采用MatLab数值方法建立一种混合润滑模型,该模型包含弹性力学、流体力学和接触力学分析。基于混合润滑模型,研究粗糙度和往复速度对动态往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度等密封性能的影响规律,揭示液压往复密封机制。结果表明往复运动密封圈处于混合润滑状态,接触区不仅有流体压力,还包含粗糙度接触压力;存在临界粗糙度σc和临界速度u c,当粗糙度σ<σc时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越小的内泄漏,当σ≥σc时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越大的外泄漏;当速度u
高压大流量水压比例阀负载特性研究
水液压技术具有无污染和良好的动态特性,为了提高液压支架中所使用的换向阀组的性能,提出一种新型水压比例换向阀。对其原理进行分析并建立仿真模型,在斜坡输入信号下,研究了比例阀的稳态控制特性与阀芯的随动特性。分析了流量对阀芯响应特性的影响,确定了在供液条件与外负载不相匹配的情况下,阀芯的响应特性较差,在这种工况下,比例阀依旧能够保持稳定。最后搭建了比例方向阀试验台,分析了空载条件下比例阀阀芯的随动特性,验证了仿真模型的正确性与设计的可行性。
矿用水压先导阀阀口流量特性仿真研究
基于Fluent流场仿真软件,对一款新型矿用水压比例阀先导阀内部流场进行仿真研究。在相同计算环境下,分别对不同开口度及不同阀口压差下三维流场模型进行单相流及两相流稳态仿真,对结果进行对比分析,得到先导阀内部流场气体分布规律、气体对先导阀流量特性影响规律及气体对先导阀流量系数影响规律:相同压差条件下,随着阀口开度增大,流场气体占比减少,流量系数随之降低;相同开口度条件下,随着压差增大,流场气体占比增大,流量系数随之降低;研究不同背压下气穴分布情况;对阀口进行圆角结构优化,优化结构使得流量系数有所增加,说明圆角对流量特性有较大改善。
基于渗透边界的O形组合圈密封特性研究
为准确研究高压柱塞副O形组合密封圈的密封特性,考虑流体向密封接触区渗透对接触压力的影响,基于逐点比较法提出了综合渗透与非接触边界的数值仿真方法,研究高压流体作用下O形组合密封圈的接触压力与von Mises应力分布。进一步讨论不同预压缩量与流体压力下O形组合密封结构参数对其密封性能的影响。分析结果表明:综合渗透边界与非接触边界的分析方法具有较高的可靠性,试验对比误差为2.9%~4.3%;随着O形圈预压缩量增大,主接触压力与密封长度明显增大,而内部von Mises应力与侧接触压力的变化较小;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力与主、侧接触压力均明显增大,但密封长度的变化较小。此外,组合密封挡圈应用于高压柱塞副可有效避免O形圈局部应力集中,挡圈接触压力随流体压力的增大而增大,但明显小于O形圈主接触压力,仅起辅助密封作用。研究...
基于正交试验设计的先导式比例减压阀动态特性优化
为了满足新工况使用要求,降低比例减压阀输出压力超调量,通过L9(34)正交试验与数值模拟相结合的方法对其结构进行改进,从而优化比例减压阀的动态特性。以先导流量稳定器阻尼孔、主阀芯阻尼孔直径与弹簧刚度为影响因素,以超调量、稳定时间、响应时间为评价指标,利用AMESim对9种试验设计进行仿真分析。研究表明:先导流量稳定器阻尼孔直径对稳定时间、响应时间有一定影响,主阀芯阻尼孔直径对超调量的影响最显著。通过正交试验得出的最优结构参数是,先导流量稳定器阻尼孔直径0.7 mm、主阀芯阻尼孔直径0.3 mm、弹簧刚度2.6 N/mm。与优化前相比比例减压阀超调量降低了185.57%,响应时间、稳定时间略有增大,但满足使用要求,到达了优化目的。
矿用大流量比例阀动态特性建模与仿真研究
对一款新型矿用大流量比例阀进行动态建模与仿真研究,根据其结构和基本原理,利用AMESim软件搭建比例阀仿真模型进行仿真分析,通过比较不同控制信号下的阀芯动态特性,得出最优控制信号;同时分析不同结构参数对主阀性能影响,发现主阀弹簧刚度对整阀性能影响较小,得出主阀质量、先导阀前端阻尼孔直径、主阀控制腔直径的最佳参数;最后分析得到先导回液阀满足使用要求时的结构参数,通过优化参数使主级与先导级良好匹配,达到对流量的精确控制,从而为比例阀的设计及优化提供理论依据。
基于流动因子的高压柱塞副往复密封性能研究
采用数值计算方法,建立了基于平均流动因子的往复密封混合润滑模型。分析了阶梯形组合密封圈表面粗糙度对其往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度的影响规律。结果表明:内行程摩擦力随粗糙度的增大而增大,而外行程摩擦力无明显变化。存在临界粗糙度σc,当σ<σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量大于向外的压差流量,内行程泄漏量为正值,表现为越来越小的内泄漏;当σ≥σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量小于向外的压差流量,内行程泄漏量为负值,表现为越来越大的外泄漏。随着速度的增大,其临界粗糙度随之增大;随粗糙度的增大,平均油膜厚度增大,而粗糙度对量纲一化油膜厚度影响很小。研究方法为往复密封结构设计与优化提供了依据。
矿用电磁先导阀驱动策略
针对液压支架矿用电磁先导阀存在动态响应速度慢、维持阶段功率损耗大等问题,在不改变电磁铁机械结构的情况下,对驱动策略进行了研究。在分析了电磁铁工作原理的基础上,通过Ansoft Maxwell软件搭建电磁铁的仿真模型进行静态特性仿真,把得到的电磁仿真数据结果导入AMESim仿真模型中进行动态分析,并通过实验验证了仿真模型的正确性;分别研究了双极性电压控制、三电压控制和PWM维持占空比控制方式下的电磁先导阀动态特性,并对仿真结果进行了分析。结果表明:双极性电压的控制方式可以明显提升电磁先导阀的动态响应,而三电压和PWM维持占空比的控制方式在提升动态特性的基础上,还有效降低了功耗。
新型矿用比例方向阀动态特性及控制方法分析
适用于液压支架的比例方向阀代替现有的开关型方向阀,是液压支架智能化的重要组成部分。提出了一款适用于液压支架系统的比例方向阀方案,其兼有手动开关控制模式和电液比例控制模式,建立了其数学模型和仿真模型,分析了其动静态特性。研究表明:主阀进液阀芯位移与输入信号占空比呈线性反比例关系;合理设计反馈槽宽度和进液阀芯面积比可以提高阀芯的响应速度;当仅有液压反馈时,进液阀芯位移仍受控于输入信号,避免了因传感器失效对控制系统造成的灾难性事故的发生;通过增加电反馈与原有液压反馈构成双反馈控制的方式,大幅提高了阀的响应速度、线性度、滞环等特性。