带有K形节流槽的液压支架换向阀改进设计

针对煤矿综采工作面现有液压支架换向阀阀口过流面积梯度大、仅能够实现开关型控制功能的现状,以及由此造成的支架供液系统内液压冲击剧烈问题,提出在阀芯径向过流孔凸肩位置增设K型节流槽的换向阀改进设计方案。得出了K型节流槽等效阀口过流面积计算方法,采用AMESim软件搭建了换向阀液压仿真模型;并对现有开关型换向阀和改进换向阀进行了对比研究。结果表明:带有K型节流槽的换向阀改进方案可实现阀芯开启过程中的阀口过流面积分段线性增大规律,在阀芯开度小于5. 5 mm时,阀口过流面积梯度较小;在阀芯开度大于5. 5 mm后,该梯度数值增大至与现有换向阀相当;阀口通流流量和阀口压力可相应实现分段增大规律。改进设计思路对于面向支架不同工艺动作的换向阀结构优化具有借鉴意义。     

滑阀矩形节流槽阀口的流量系数

基于阀口流量压差特性试验和矩形阀口面积计算,对滑阀上矩形节流槽阀口的流量系数进行研究,获得滑阀矩形节流槽阀口流量系数及其变化规律.研究发现:滑阀矩形节流槽阀口流量系数与阀口开度、液流方向、截面深宽比和截面水力直径关系密切,阀口开度较小时流量系数接近于1,随着阀口开度的增大而逐渐减小,在阀口中间区段接近于常数,在接近全开度时流量系数又快速增大;流入节流槽方向的流量系数比流出方向大0.05~0.10;流量系数随矩形节流槽截面深宽比增大而增大,并随截面水力直径增大而有所增大.     

多路阀耦合节流槽结构的拓扑变量空间优化

针对多路换向阀换向过程中的多阀口节流耦合作用问题,提出了以圆型、U型以及半圆型3种基本节流拓扑结构的参数为设计变量的多路换向阀耦合节流槽结构设计方法。在确认多路换向阀台架实验结果与三维流场解析响应流量和压力特性基本一致的前提下,建立了多阀口耦合节流工作的数值计算模型;通过拓扑变量空间的正交实验,得到了各阀口不同开度下随面积变化的流量变化趋势、压力峰值、压力损失等的灵敏度;在有限拓扑变量约束条件下,以期望流量变化趋势与能量损失最小化为目标,构建了多路换向阀耦合节流槽结构的拓扑变量空间设计模型。仿真结果表明,设计结果在保留原有流量特性的基础上降低了能量损失,实现了工作阀口节流耦合效应优化,说明该方法可以简化表达此类耦合结构设计问题。     

多路换向阀换向耦合阀口节流结构拓扑设计

为解决多路换向阀换向过渡过程中分流特性所带来的阀口间节流结构耦合作用问题,提出多路换向阀换向耦合阀口节流结构拓扑设计方法。将耦合阀口节流槽结构分类为由U型槽、半圆槽、圆孔槽等结构组成的参数化组合构成,构建出多路换向阀工作口流量与其阀口节流槽结构变量间的函数模型;在验证多路换向阀三维流体解析与其动态特性台架实验结果的基础上,以设定的多路换向阀换向过渡过程工作口流量变化为评价目标,采用粒子群算法求解阀口节流槽结构拓扑设计问题,实现了耦合阀口节流结构响应与换向过渡过程节流特性的较好吻合。研究结果表明,该方法对满足多路换向阀换向过渡特性要求的耦合阀口节流结构拓扑设计具有实际意义。     

螺纹插装式平衡阀中单向阀节流槽对阀芯稳定性的影响

针对螺纹插装式平衡阀在负载下落阶段出现的低速振动问题,探究单向阀中的节流槽形式对阀芯稳定性的影响.建立一种螺纹插装式平衡阀中单向阀阀口两种结构节流槽的三维模型,并运用经验公式和Matlab软件得出各自的过流面积,应用CFD仿真软件Fluent模拟出双三角形节流槽和三角形节流槽阀口处的流场压力分布情况.结果表明:双三角形节流槽比三角形节流槽能量损失大,更易发生气蚀,压力波动更大.说明带有三角形节流槽的平衡阀对平衡回路稳定性影响更小.     

挖掘机虚拟载荷下换向阀开启过程的液动力分析

为了提高换向阀开启过程的换向性能,以降低该过程的液动力为目标,提出液压挖掘机虚拟载荷下开启过程的阀芯结构形态设计方法:以液压挖掘机整机动态性能试验数据为基础,将其作业的周期性、随机性载荷特征抽象为具有统计特性的虚拟载荷;再以虚拟载荷为边界条件,以降低开启过程阀芯所受液动力为评价标准,分析不同阀芯结构形态的流固耦合动力学响应,探讨换向阀阀芯结构优化设计方法.结果表明,合理等效阀口面积的U型槽结构可有效降低不同虚拟载荷下的阀芯液动力.     

V形节流槽滑阀结构仿真分析

通过SolidWorks软件对V形节流槽液压滑阀结构进行三维建模,采用Fluent仿真软件探究节流槽的深度和夹角以及V形槽与阀体对称面的偏转角对作用在阀芯上的稳态液动力以及阀口流量特性的影响。结果表明:V形槽的深度越小,阀芯受到的稳态液动力越小但波动越大,适当增加V形槽深度有利于减小阀芯的震动,V形槽加工刀具的旋转半径为6.5 mm时液动力特性最好;V形槽的夹角大小在一定程度上影响了阀口开启前期的流动特性,当V形槽夹角为70°时稳态液动力变化最平缓;阀芯偏转对稳态液动力影响较小,偏转角度在45°附近时阀芯受到的稳态液动力有所减小。     

伺服阀滑阀阀口系数影响因素分析

分析电液伺服系统中液压缸活塞位移、液压刚度、阀口开度、外负载刚度及阀芯与阀套间径向间隙对伺服阀阀口系数的影响。采用工作点线性化的处理方法,通过引入液压缸负载力方程,给出零开口电液伺服阀滑阀流量-压力系数和流量增益的计算公式,并对其影响因素进行分析。结果表明,在液压缸全行程中,流量-压力系数会随着液压缸活塞位移、外负载刚度及阀口开度的增加而增大,其中流量-压力系数随液压缸活塞位移的增大呈抛物线增长,其最大值约为最小值的2倍;流量增益随着液压缸活塞位移、外负载刚度的增大而减小,其中流量增益随液压缸活塞位移的增大而近似呈线性规律减小,其最小值约为最大值的1/2;阀芯与阀套间径向间隙对阀口系数随液压缸活塞位移变化率的影响不大;阀口系数在液压刚度取最小值附近时存在突变;同一液压刚度值可对应2个不同的液压缸活塞位移,分别对应的阀口系数值相差非常大。     

非全周开口滑阀阀口面积的计算方法

针对非全周开口滑阀阀口的等截面和渐扩形两种典型节流槽,基于节流槽结构特征及其内流场特征,提出用节流面串联和最小过流面分别计算等截面和渐扩形节流槽阀口面积的确定原则,推导出典型节流槽阀口面积的计算公式,再利用叠加原理获得非全周开口滑阀的阀口面积,建立非全周开口滑阀的阀口面积的通用计算程序.研究结果表明本计算方法物理意义明确、精度高,实现了复杂阀口面积计算的程序化.     

多路阀阀芯拓扑形态设计的流量数参数模型

为避免多路阀阀芯拓扑形态设计中满足多种复杂载荷条件的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真的庞大计算量,提出了多路阀阀芯拓扑形态设计的流量数参数模型。由于多路阀常处于饱和流量状态,故假设流量系数仅与阀芯拓扑形态和阀芯位移有关,用流量数作为表达节流槽流量控制特性的参数。首先,通过有限变量空间中的CFD仿真样本,运用统计学方法建立不同节流槽结构的流量数参数模型。然后,通过线性叠加得到阀口的流量数参数模型。最后,以20吨级液压挖掘机多路阀为研究对象,使用流量数参数模型实现了一定载荷特征与性能要求下的多路阀节流结构定制化设计。研究结果表明,流量数参数模型对复杂载荷条件下多路阀阀芯拓扑形态设计具有良好的设计精度与简便性。     

调速阀出口节流调速系统动态特性仿真研究

为获得节流调速系统在不同工作条件下的动态特性,在MATLAB/Simulink环境下建立调速阀出口节流调速系统的仿真模型,分析不同开口面积和不同外负载对系统启动及速度切换时动态特性的影响,得出如下结论:(1)在不同开口面积和外负载工况下启动时,液压缸均会有不同程度的速度超调,尤其是在低速和轻载的工况下更为明显;(2)外负载一定时,液压缸速度与调速阀的开口面积成比例,表现为开口面积越小启动时的超调量越大;(3)在同一调速阀开口面积、不同外负载情况下,系统启动后的速度稳态值基本一致,表明该回油调速系统具有良好的速度刚度特性;(4)外负载主要影响系统的瞬态响应过程,在小负载情况下,系统超调量和速度达到稳定值所经历时间较大负载时有所增加。     

水轮机筒阀电液同步控制系统数学建模与仿真

为了满足水轮机筒阀在启闭过程中的多缸同步和速度控制的要求,对筒阀电液同步控制系统中的主要液压部件。如电液比例方向阀、同步液压马达、比例节流阀和非对称液压缸进行动态数学建模分析,给出了水轮机筒阀电液同步控制系统非线性数学模型。针对筒阀在启闭过程中对同步性能和速度控制要求高的特点,提出一种双闭环（同步闭环和速度闭环）综合控制方式,该控制方式内环负反馈用于多缸同步控制,外环负反馈用于多缸速度控制。利用Simulink对系统进行仿真研究,并和试验结果进行了对比。结果表明,该系统和控制方式能满足水轮机筒阀在启闭过程中对速度和同步性能的要求。     

阀口高速流区伯努利效应分析及其应用

阀口高速流区伯努利效应,是指液压阀在工作时阀口附近区域油液流动特性文中从理论和试验两方面探讨了上述效应的有关规律,得到了有关压力函数曲线和计算公式。并通过应用阀口高速流区伯努利效应反馈技术改善单级溢流阀静态特性这一实例证明了它的实用价值。     

液压泵试验台的加载阀及其调节性能的改进

本文对小功率液压泵试验台常用的节流加载形式及存在问题进行了分析,提出了改进措施。用改进后的节流阀作为微机控制泵试验台的加载阀,并对其压力调节特性、节流阀刚度、阻塞特性等进行了研究。     

大流量安全阀优化设计

本文针对采煤工作面动载荷造成的液压支架破坏问题进行了液压支架用大流量安全阀的优化设计。建立了带有气体弹簧压紧的锥阀差动结构大流量安全阀动态支配方程和优化数学模型,采用复合型寻优方法并用BASIC语言编写了液压支架用安全阀设计的通用优化程序,用该程序进行了10000L/min大流量安全阀的参数优化计算,最后用模拟试验对理论分析进行了验证,     

钻井液连续波信号发生器转阀水力转矩分析

转子运动过程中在转子背面产生的回流以及随转子的转动而不断变化的入口速度角导致了转阀的水力转矩变化较大,影响了转阀的动态性能.利用动量矩定理建立转阀水力转矩的理论模型,然后利用CFD方法,针对所设计的实验样机进行三维流场仿真,对转阀水力转矩的几种影响因素进行仿真分析.研究结果表明:在转阀关闭的起始阶段,水力转矩使转阀趋于打开,其余阶段,水力转矩使转阀趋于关闭;采用曲线阀VI可以使水力转矩变化平缓;适当增大定转子轴向间隙、增加转阀阀瓣个数、减小转子阀瓣厚度可以减小水力转矩,改善电机的控制性能.     

单片机控制水压数字节流阀的设计研究

本文介绍了水液压技术的概念及其特点;论述了直控步进式水压数字节流阀的工作原理及其控制系统的设计。利用步进电机接受微机控制,并驱动液压阀阀芯产生移动,从而改变节流口的通流面积进行流量调节,达到控制精度高的目的。