针对溢流阀在线检测系统中,先导阀芯材料的选择问题,首先从阀芯材料必须满足电涡流传感器检测条件和符合力学设计要求两个方面出发,分析了传感器的变压器型等效电路和阀芯的力学载荷特性。借助有限元法,得到了四种不同阀芯材料时,传感器线圈阻抗随检测距离变化的规律,以及阀芯上应力和位移的分布规律,研究了阀芯疲劳特性与弹簧预紧力之间的关系。最后对比选取了合适的阀芯材料。结果表明,磁性材料不锈钢和灰铸铁不满足传感器检测的条件,铝合金材料不满足阀芯的力学性能的设计要求,而紫铜材料两方面性能均满足要求,溢流阀在线检测系统中先导阀芯更适合选用紫铜材料。

针对溢流阀在线检测系统中,锥阀芯材料为紫铜时,阀芯力学性能不满足设计要求的问题,提出通过优化部分机械结构参数,进而提升阀芯力学性能的研究方法。设计了一种基于均匀设计试验法的阀芯力学性能的仿真试验方案,借助于有限元法、均匀设计试验、动态响应模型等研究方法,分析了各参数对结构优化影响的敏感度,求解了多指标函数与结构参数之间的动态响应模型。最后,利用指标图谱和遗传算法对结构参数进行了优化计算,对比了均匀设计试验法和指标图谱法的优化结果。结果表明,均匀设计试验和指标图谱优化结果十分接近,均匀设计试验法适用于阀芯力学性能的优化设计。

目的研究颗粒杂质对伺服阀污染磨损的特点及规律,为提高伺服阀使用寿命提供参考意见。方法将计算流体力学与冲蚀理论相结合,建立伺服滑阀流场的冲蚀模型,对滑阀的冲蚀磨损情况进行可视化仿真。结果冲蚀磨损最严重的部位发生在阀口控制面锐缘,且沉割槽端面锐缘的磨损速率明显大于凸肩侧面锐缘。阀口的磨损速率与颗粒浓度基本成线性关系,且正相关,而随着阀口开度的增大,沉割槽和凸肩控制面锐缘的磨损速率均降低。质量流率不变时,阀口磨损速率整体上随颗粒直径的增大而增大,并对某一直径颗粒较敏感,且随着阀口开度的增大,所对应的敏感颗粒的直径也逐渐增大。结论应对阀口部位进行工艺处理,以增强其耐磨性。滑阀多处于大开口度下工作,可一定程度上减轻磨损。大直径颗粒对滑阀磨损更严重,在油液净化过程中应当严格控制。

通过建立伺服阀滑阀的阀腔与配合间隙中液压油的二维流场模型，利用Fluent中欧拉多相流模型对流场进行数值计算，分析颗粒杂质在阀腔与配合间隙的分布特点和规律。结果表明：配合间隙内颗粒分布与速度场一致，在流速较高处颗粒含量也较高，同时颗粒在漩涡中心分布较少，在漩涡边缘较多；配合间隙内颗粒体积分数随颗粒物密度和直径的增大而增大；间隙两端压差变化时，内部固相体积分数基本不变；间隙内固相体积分数随间隙长度的增加先增大后减小。

为了优化溢流阀锥阀结构力学性能，提升锥阀工作的可靠性。首先，根据工业过程中锥阀性能的设计要求，分析了原结构参数紫铜阀芯的力学性能。其次，采用控制变量法，研究了单个结构参数对阀芯力学性能的影响特点。然后，针对阀芯锥角、阀座流道和阀座倒角结构．建立了参数化力学仿真模型，借助力学模拟、试验设计和数据处理等技术，以二阶响应面函数描述了多指标优化目标与结构参数之间的响应模型。最后，对系统结构响应模型进行了优化求解，并对优化效果进行了评估分析。结果表明，原结构参数的紫铜阀芯不满足力学设计要求，均匀设计试验法优化方案的优化效果良好，能够大幅提升锥阀芯工作的可靠性。

针对溢流阀在线检测装置中,内置式涡流传感器的安装对阀腔流场产生影响,使溢流阀工作性能下降的问题,提出基于均匀设计试验法的阀体结构优化试验方案的研究方法。综合分析阀芯、阀座各结构参数的作用规律,确定优化的结构参数与优化指标,分析各结构参数间的交互效应,求解多优化目标的响应面函数。而后建立阀腔流场有限元分析模型,通过非线性二次规划算法,求解分析阀腔流场的优化结果。结果表明:均匀设计法适用于阀体流场结构优化的试验方案安排,优化后阀腔流场性能得到大幅提升。