液压支架用大流量液控单向阀流固耦合

为分析液压支架用大流量液控单向阀流固耦合情况,采用Pro/Engineer软件对一级、二级阀芯及阀体三维造型,采用ICEM-CFD软件对阀内流道进行网格划分,采用CFX软件进行两种开启形式下的液控单向阀内部全流场定常数值计算,得出各自工况下的速度矢量图.利用ANSYS Workbench软件对液控单向阀内部流场和液控单向阀阀芯及阀体进行单向流固耦合计算,利用ANSYS后处理工具得到两种工况下阀芯及阀体的应力云图并计算出阀芯所受支反力大小.结果表明:液控单向阀反向开启时为危险工况,乳化液在控制杆卸压槽处流速最大,一级、二级阀芯应力最大,得出反向开启时,控制压力为19.1 MPa.     

基于凸轮曲线的阀配流柱塞泵输出特性分析

为提高柱塞泵配流阀的响应特性,满足高速工况需求,提出一种应用于高响应轴向柱塞泵的凸轮组合方程曲线设计方法.以阀配流轴向柱塞泵为对象,分别搭建基于余弦方程、高次多项式与组合方程曲线的柱塞泵液压仿真模型,分析不同凸轮曲线对配流阀阀芯滞后特性的影响.计算不同凸轮曲线下泵的理论排量和瞬时排量,探究曲线对柱塞泵流量脉动的影响.结果表明:与余弦曲线相比,基于组合方程曲线的配流阀阀芯响应性至少提高了30％,但在该方程曲线下,柱塞泵仍存在一定的流量脉动,研究成果为轴向曲线式柱塞泵曲线的选型与优化提供理论依据.     

一种潮流能直驱式反渗透海水淡化低转速柱塞泵

针对潮流能直驱式反渗透海水淡化系统中,海水液压泵与水轮机转速不配比问题,提出了一种低转速、高容积效率的动外壳式多作用径向柱塞泵方案。该泵由动外壳、缸体、配流阀、柱塞组件、液体弹簧、管道轴和调压装置等组成。工作时,潮流能水轮机直接驱动外壳,多排错位轴对称的柱塞组件在液体弹簧的作用下紧贴外壳内壁,沿内壁多作用曲线相对缸体孔做往复运动,通过配流阀完成吸压海水。该泵利用单转多次作用方式,增加柱塞运动频率与速度,补偿低转速下因高压差产生的泄漏;利用动外壳式代替动缸体式或动斜盘式,将泵直接置于水轮机内,简化了系统结构;采用分组轴对称布置柱塞,消除了径向不平衡力;采用液体弹簧复位,使得复位迅速,安全可靠。仿真结果表明:该泵排量为202.9 mL/r,额定转速为50 r/min,额定压力为8 MPa;在额定工况下,当柱塞副单边间隙为10μm时,输出流量约为9.8 L/min,容积效率为96.6%,流量脉动为1.92%;配流阀启闭动作协调,单阀最大配流量为2.0 L/min;在保证容积效率下,额定转速降低至已有水液压轴向柱塞泵产品的5%左右。该柱塞泵可应用于以潮流能直驱的反渗透海水淡化系统、发电系统等核心能量转换设备。     

液压自由活塞发动机液压阀组特性研究

研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明:单活塞液压自由活塞发动机吸排油应分别采用反向和正向外流式锥阀;减小阀组的阀芯质量和黏性阻尼系数可减小阀芯运动与活塞运动之间的相位差,提高系统容积效率;排油阀开启过程瞬时开度大且阀芯运动受限位装置影响.     

转速对微型喷水推进泵性能影响的试验研究

微型喷水推进泵的水力特性直接影响着喷水推进系统的效率。文章以功率小于400 W的微型喷水推进泵为模型,通过电机试验得出电机在不同转速情况下的特性,并针对喷水推进泵大流量、低扬程的特点搭建专门外特性试验台,对压力、流量等参数进行测量采集,得出不同转速情况下喷水推进泵的特性曲线。研究结果表明,喷水推进泵的转速对效率有着重要的影响,随着转速的增加,最优效率向大流量区域偏移,效率峰值也随着转速的增加而增大。在喷水推进泵设计完成后可以通过转速的优化控制得出最优的效率工作区,提高不同应用环境下喷水推进泵的工作时间。     

平衡式三排轴向柱塞泵流量脉动的研究

介绍了平衡式三排轴向柱塞泵的工作原理,得出了两种能实现液压力平衡的平衡式三排轴向柱塞泵结构,并对柱塞数量及分布对其流量脉动的影响进行了研究。结果表明,三排(内排、中排和外排)的柱塞数均为偶数或分别为奇数、奇数和偶数,各排柱塞相互交错排列,且内排、中排和外排的排量或流量分配为1∶1∶2时,平衡式三排轴向柱塞泵有较小的流量脉动,泵的结构也较紧凑合理。     

高压大流量气动电磁换向阀原理及动态特性

针对某水下装置对高压、大流量压缩空气的控制要求,对其关键元件高压大流量气动电磁换向阀的原理和动态特性进行了理论分析和仿真研究.提出采用先导式结构,以气动力作为高压大流量截止式主阀阀芯驱动力.通过对主阀启闭物理过程的分析,结合气体动力学,建立了基于高压气动电磁换向阀启闭动态过程的非线性数学模型.在此基础上进行了仿真研究,分析了在启闭过程中气控腔的压力变化过程,并探讨了气控腔作用面积、主阀复位弹簧刚度对主阀动态特性的影响.     

不同锥角的直动式溢流阀稳态液动力分析

为了降低稳态液动力对比例溢流阀性能的影响,分析了阀座带锥角和阀芯带锥角两种比例溢流阀的基本结构方案,利用PRO/E建立两种结构下不同锥角的流道模型.通过计算流体动力学(CFD)流场仿真软件对不同阀座与阀芯锥角的锥阀口流场进行数值模拟,分析不同锥角阀口的压力流场分布.对不同结构、不同锥角情况下的稳态液动力进行分析,结果表明:阀座带锥角比阀芯带锥角的结构稳态液动力减小了35%~60%;当阀座半锥角为32.5°,阀芯半锥角为30°时,稳态液动力最小.     

往复泵装置水力特性的仿真研究

为了得到安装空气室后工作缸的压力特性和管道的流量特性,根据往复泵非定常流动特点和空气室调节流量原理,建立了泵装置水力特性的仿真数学模型,用数值逼近法求二阶非线性方程组中压力解,提出了迭代计算中的收敛方法并利用计算机进行仿真实验.结果表明,泵启动后一段时间内,排液过程压力和流量曲线会呈现波动性,先突然升高至最大值,然后逐渐衰减并稳定在平均值,波动周期大于2π,吸液过程压力有可能先降低至最低值然后回升,波动幅值取决于泵转速n和空气室气体初始容积Vk0.压力和流量特性除有波动性外,还具有脉动性,其周期≤2π,由工作缸数决定,幅值大小也取决于n和Vk0.     

斜进口流道滑阀稳态液动力的仿真与分析

采用斜进口流道,即进口流道轴线与阀芯轴线不垂直,对进口处的液流进行导流以提高进口处液流沿阀芯轴向方向的动量,从而达到减小滑阀液动力的目的.同时采用Fluent对进口流道轴线与阀芯轴线夹角不同的滑阀内部流场进行三维仿真分析,得到夹角不同的滑阀液动力变化特征和流量系数变化特征.对仿真结果进行分析,确定最优夹角为60°.     

基于AMESim的摆线泵仿真及配流面优化

为提高某款内啮合摆线齿轮式机油泵的容积效率,降低其流量脉动率,对其理论配流面构形进行了理论计算,并针对实际配流面构形进行了定量优化。通过建立基于AMESim的机油泵仿真模型,进行优化后配流面构形对机油泵容积效率及流量脉动的影响研究。结果表明：将平行式配流面改为夹角式配流面,且配流面内边界半径减小4 mm后,给定单一齿腔与进排流域的重叠面积有所提高,1 000、2 000 r/min的转速下容积效率分别提升2.4%、4.2%,流量脉动率分别降低11.4%、23%;进油迟闭角Δβ=5°的增设使1 000、2 000 r/min转速下的容积效率分别提升0.4%、0.5%,流量脉动率分别降低2.1%、5%。     

基于集中参数法的内啮合齿轮泵仿真

建立了内啮合齿轮泵的集中参数模型,用于分析泵的工作性能,包括泵的容积效率、出口流量及压力脉动、困油流量以及三角槽流量等.将泵内部容腔划分成吸油腔、过渡腔、排油腔及困油腔四个容腔,并对每个容腔基于流量连续性方程建模,分析容腔的压力及流量变化过程.通过对出口流量和出口压力脉动两方面的仿真结果与试验数据的对比,验证了模型的正确性.仿真结果表明:困油流量会使得泵出口流量上升;此外,还会使得泵出口压力脉动及流量脉动下降,下降比例达46%和60%.三角槽流量使得过渡腔压力平稳过渡,但是会导致泵出口流量下降;此外,三角槽流量和泵内泄漏会导致泵出口压力脉动及流量脉动上升,上升比例达16%和60%.     

无阀微泵锯齿形流道仿真模拟

介绍了无阀微泵的特点及其工作原理,提出一种应用于无阀微泵新型锯齿形流道.针对锯齿形流道不同开口角度,用CFD(computational fluid dynamics)软件进行了仿真模拟,得出了流道内速度和压力变化规律.分析了压力和流量的分布特征及关系曲线,为锯齿形流道微泵理论研究和优化设计提供了依据,并与单级锥形扩散/收缩流道作对比.结果证明,此锯齿形流道相对于锥形扩散/收缩流道可以提高微泵效率.     

基于仿真和正交试验的锯齿形流道结构优化

设计出用于无阀压电微泵的锯齿型流道结构.采用正交设计方法,以数值模拟得出的流量和压力数据为指标,对不同流道宽度、深度、长度、锥角和扩张角组合进行极差和方差分析,得出几种结构参数的最优水平组合以及各参数的显著性水平,从而达到对流道结构的优化.最后用仿真模拟方法验证了该最优组合的有效性.     

基于SimHydraulics的水力凿岩机冲击系统动态仿真

以自行研发的后控式SYYG65型水力凿岩机冲击系统为研究对象,在Matlab中应用SimHydraulics工具箱,建立水力凿岩机冲击系统动态仿真模型,实现流体/机械的混合仿真.建模过程不考虑系统运行状态的转换,简单有效地实现了活塞和阀芯在水压力作用下的耦合计算.在泵供水流量为120 L/min,减压阀卸荷压力为16 MPa时,对系统进行仿真计算,获得了在此条件下冲击机构运动与活塞前后腔压力变化典型曲线,并与实测结果进行比较.同时,运用这一动态仿真模型对蓄能器参数进行优化计算.研究结果表明:在有效容积为0.24～0.27 L和充气压力为5.00～5.75 MPa的最优工作参数下,SYYG65型水力凿岩机冲击系统能量利用率有显著提高.该SimHydraulics仿真模型对水力凿岩机冲击系统参数设计和优化匹配研究是有效的.     

离心泵做透平的叶片弯曲形状分析

为提高液力透平的效率,设计了前弯和后弯2种叶片弯曲形式的叶轮,利用实验、理论和数值计算相结合的方法对离心泵做透平的水力性能进行了研究.分别对后弯式叶轮泵工况、透平工况和前弯式叶轮液力透平工况3种情况的水力性能进行了分析,得到泵工况和2种液力透平工况下外特性曲线的差别,并分析了液力透平各过流部件内部功率损失分布.研究结果表明:泵作透平的外特性曲线与泵的不同,Q-H曲线随流量增加而逐渐增加;2种叶轮形式的液力透平对比中,前弯形叶轮在最高效率点的流量、扬程、轴功率和效率分别比后弯形叶轮高;前弯形叶轮高效点以及高效点之后的流量效率曲线高于后弯形叶轮的流量效率曲线,流量扬程曲线低于后弯形叶轮的流量扬程曲线,2种形式的叶轮轴功率相差不大.液力透平各过流部件功率损失分布表明,前弯形叶轮内部的功率损失的减小是液力透平效率提高的主要原因;对比2种叶片弯曲形状液力透平的流量和扬程系数可知,前弯式叶轮的流量系数和扬程系数均大于同尺寸后弯式叶轮的,因此前弯叶轮更适合于液力透平工况运行.     

凸轮转子型双定子叶片泵泄漏与容积效率分析

针对传统液压泵难以输出多种流量和压力的问题,结合凸轮转子叶片泵的结构及双定子的思想,提出一种新型凸轮转子型双定子叶片泵。该泵含有凸轮转子、外定子及内定子并在一个壳体内形成了两泵,两泵流量成比例,从而实现了多个压力、不同流量的输出,或者驱动多个压力、不同流量的液压系统同时工作。通过对凸轮转子型双定子叶片泵内部结构的分析,归纳出内、外泵在不同组合方式下的理论排量计算式,得出主要内泄漏途径。内泵单独供油、外泵单独供油和内外泵联合供油3种工作状态的比较表明,随着负载压力的增大,所提泵的容积效率随之降低,在同一输出压力下内泵单独工作时的容积效率最低,外泵单独工作时容积效率最高。该结果可为凸轮转子型双定子叶片泵的设计及应用提供参考。     

基于AMESim注塑机负载敏感系统仿真分析

构建了负载敏感系统并介绍了其节能原理,利用AMESim软件建立了仿真模型,对系统恒流时负载压力变化对泵输出流量的影响和负载敏感阀阀芯面积对系统动态性能的影响进行了仿真研究.仿真结果表明:系统恒流时泵的输出流量不受负载压力变化的影响,负载敏感阀阀芯面积对系统的稳定性具有重要影响.     

芯套双动高速开关阀的设计与液动力分析

高速电磁开关阀存在大流量与高速响应之间的矛盾。通过对锥阀特性的分析,设计了一种阀芯、阀套同时运动的芯套双动高速开关阀,该阀增大了高速开关阀的开口度,提高了响应速度和流量。同时对阀进行了液动力分析,得出在给定压差的条件下液动力与阀的位移基本呈线性关系的结论。     

航空柱塞泵流量脉动仿真分析与结构优化

针对某型号航空柱塞泵流体噪声过大的问题,分析柱塞泵脉动产生机理与理论抑制措施.建立柱塞泵一周期内分阶段的排油流量数学模型,利用几组配流盘三角槽结构参数进行流量脉动仿真.通过仿真分析三角槽结构与流量脉动之间的关系,发现对于该型号柱塞泵的三角槽开口角最优值为13°~14°,截面顶角最优值为80°~85°,同时在三角槽前端加工阻尼孔,流量脉动可以得到较为理想的抑制.