基于AMESim自适应大流量安全阀动态特性影响因素研究

通过对某型自适应大流量安全阀的结构及工作原理的分析,建立了自适应大流量安全阀的数学模型;利用AMESim16.0软件搭建安全阀的仿真模型,得到了一级直动阀与一级锥阀的压力、流量、位移、阀芯速度等动态特性对比曲线;通过设置不同的二级阀芯弹簧刚度、差动腔容积等关键参数,探究自适应大流量安全阀动态特性的影响因素。结果表明：一级锥阀的压力超调率及流量超调率都低于一级直动阀,压力稳定时间、阀芯最大位移及最大速度都是一级锥阀的小;适当增大二级阀芯的弹簧刚度及差动腔的容积都可得到动态性能更加优良的自适应大流量安全阀。     

锥形节流阀的三维流-固耦合非稳态动力学特性仿真分析

针对特种重型车辆用液阻减振装置的一种锥形节流阀的动态工作过程,建立了该阀较精细的三维流-固耦合有限元仿真分析模型,利用直接耦合计算方法求解入口瞬态流速激励下锥阀的耦合动力学响应;通过对锥阀在多种弹性压紧力特性、结构设计状态和多种入口流速激励工况下的流体压强差及速度分布、阀门开度及阀芯受力等动态响应的细致量化分析,解释了锥阀流-固耦合自激振动现象的机理:当弹簧预紧力较大而入口流速较小时,锥阀在开启过程中必然出现阀门开度高频波动、阀芯回弹接触冲击等流-固耦合自激振动现象;取消弹簧预紧力,即可有效地抑制阀门开启过程的非稳态自激振动;入口流速幅值较大时,阀门开启波动过程缩短。这些认识对于解决许多流体阀系存在的流-固耦合自激振动问题具有重要意义。     

随机振动下电磁换向阀的动态特性研究

针对硬岩掘进机在掘进过程中产生的随机振动对电磁换向阀的影响,建立了阀在换向以及中位工况下的数学模型,绘制阀芯在换向与处于中位时阀芯位移的功率谱密度图像,结合试验仿真分析了随机振动参数与阀体结构参数对换向阀动态特性的影响规律.研究表明:换向过程中,随着白噪声方差增大,阀芯位移超调量基本不变,稳态下阀芯位移波动幅值呈波动性增加;随着白噪声均值增大,阀芯位移超调量在51%~55%范围内波动,但稳态下阀芯位移波动幅值基本不变;通过减小阀芯质量,增大弹簧刚度与黏性阻尼系数,可以改善阀芯在随机振动下的动态特性;阀芯处于中位时,随着方差与均值的增大,其位移波动更剧烈.     

调压阀内流场数值模拟及动态特性分析

以研究调压阀内流场和动态特性为目的,建立了固体燃气发生器调压阀内流场三维模型,用动态网格技术对流场进行模拟并采用子程序计算阀芯的运动,以相关的冷气试验进行验证.分析了燃气阀内部收敛-扩张外型下的瞬态流动特性和波系变化情况,并分析了不同条件下阀芯运动的动态特性.阀芯的周期性振动导致流场以相同频率变化,较高入口压力和较小弹性系数使阀门能够较快稳定,但导致流量、阀芯位移等物理量峰值增大.     

基于ADINA的液压锥阀流场解析

基于计算流体力学方法，用AutoCAD，Pro／E建立了液压锥阀的几何模型，采用ADINA软件的ADINA-FSI模块对不同情况下液压锥阀流场进行仿真分析，得到了锥阀流场的压力分布图和速度矢量图。通过ADINA的后处理模块，获得了锥阀不同开口度、入口流速、阀芯锥角与锥阀内部流场之间的关系。研究结果对锥阀结构优化设计具有一定的指导作用。     

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.     

液压溢流阀的失稳分析和实验研究

分析了液压回路中溢流阀的结构特点,考虑液压油压缩性、管道弹性和阀芯碰撞阀座时的能量损失,建立了溢流阀量纲一形式的数学模型,并进行了Lyapunov指数分析,目的是研究溢流阀的失稳机理和颤振行为.应用非光滑动态系统理论和MATLAB软件绘制单参数和双参数分岔图,理论解释了阀芯离开阀座时的擦边分岔.结果表明,溢流阀入口流量和预设压力直接决定着阀的振荡特性,并且存在着Hopf分岔、擦边分岔、周期和混沌等现象.搭建了测试平台,得到弹簧预压缩量x0=5mm情况下的阀芯位移分岔图,对数学模型进行了验证.     

基于Fluent的压电高速开关阀动态流场分析

选用常见的锥阀作为控制阀对压电高速开关阀进行研究,利用Fluent中的三维动网格技术对高速开关阀进行动态流场分析,得到了动态高速开关阀的压力云图和流线图,并分别与静态锥阀、带尾锥结构的动态高速开关锥阀的压力云图和流线图进行对比分析。结果表明,高速开关阀所产生的涡流面积以及负压区远小于同一开口度下的静态锥阀,同时在高速开关锥阀尾部加上尾锥可消除开口处的涡旋,减小负压区的面积。研究结果可为高速开关阀内部阀芯结构的优化提供参考。     

液压伺服阀阀芯的动态特性分析与多目标优化

为了提高液压伺服阀的动态响应特性,对液压伺服阀的阀芯结构进行了多目标优化研究,建立了阀芯结构参数与作用力之间的数学模型。以阀芯动态响应的超调量、振荡次数和上升时间作为优化目标,以阀芯的优化结构参数作为设计变量,数学地描述了阀芯动态特性多目标优化问题。分别采用NSGA-Ⅱ、SPEA2两种多目标进化算法与Simulink相结合对阀芯进行优化,评估了两种多目标进化算法的表现,得到了阀芯的最优设计参数。采用CFD、Simulink仿真验证了优化效果,结果表明：对应液压伺服阀入口压力工况为7、14、21 MPa时,作用在优化后阀芯上的稳态液动力相比优化前下降了37.10%、34.39%、30.53%;优化后的上升时间平均降低了3.77 ms,平均改善了61.74%;优化后的超调量平均改善了9.41%。     

结构简单无位移死区的比例流量阀原理与模型

针对具有内部机械反馈的比例阀结构复杂、可靠性较低等问题,提出一种采用流量-位移反馈机制的三位四通比例流量阀原理与模型。给比例电磁铁施加电信号使先导阀芯产生运动,进而改变先导流量,使主阀芯两端压力失衡,主阀芯在压差作用下产生位移,而主阀位移又使主阀两端压力重新平衡,形成流量-位移反馈机制;以三位四通阀作为主阀使比例流量阀可以控制负载运动速度与方向;基于流量-位移反馈机制建立了三位四通比例流量阀的状态空间模型,推导出主阀芯位移与先导阀芯位移的近似函数关系。通过分析比例流量阀模型控制腔压力调节的范围,发现控制腔压力的下限值由零位时可变液阻等效面积与固定液阻直径决定,当阀芯离开零位时控制腔压力升高,其上限值为油源压力值。采用AMEsim仿真软件对所提出的三位四通比例流量阀模型进行仿真实验分析,分析结果表明：该比例流量阀结构简单、可靠性高,主阀芯位移与先导阀芯位移在零位附近为线性关系,且主阀阀芯位移在最大行程内没有死区;当控制腔压力为油源压力的0.3倍时,主阀阀芯位移在阶跃信号下响应时间为0.01 s,在同等条件下与传统比例阀相比提高了50%。     

压力阀的独立阻尼减振调压技术研究

液压溢流阀等定值压力阀主要靠弹簧进行压力调节。以锥阀芯溢流阀为例,阀芯开启时不易稳定,需要对锥角、弹簧刚度和进口容积腔等参数进行良好的匹配。并且,稳定性容易受系统工况特性的影响。针对压力阀低阻尼的特性,提出了一种新的减振调压技术,利用独立阻尼系统和弹簧的共同减振提高阀芯的稳定性。与现有的阀芯稳定性改进技术不同,独立阻尼减振调压技术不增加元件本身的压力损失,对加工精度的要求较低。通过与普通锥阀的特性对比,分析了独立阻尼减振调压结构的工作原理和工作特性,并对影响该结构性能的主要参数进行了仿真计算。结果表明:独立阻尼减振调压结构具有较好的动态稳定性,腔室容积等参数影响其工作特性。     

基于虚拟双目视觉的锥阀振动测试

液压阀阀芯附近介质流量变化导致的阀芯振动对锥阀的稳定性和使用寿命有重要影响。为了探究锥阀的三维振动特性,文中提出了一种基于虚拟双目视觉的可视化实验方法,并获得了阀芯振动的图像序列。通过对阀芯轮廓拟合得出了阀芯几何顶点的空间坐标值,提高了阀芯位置的测量精度。通过分析不同出入口压力、弹簧刚度等条件下的阀芯振动特性,发现阀芯振动的空间范围和冲击程度与液压系统运行状况和阀芯结构密切相关。入口压力从3.2 MPa增大至4.4 MPa时,阀芯振动逐渐加剧,离散度增大;预压缩量从14 mm增大至17 mm时,阀芯振动趋于平稳,离散度减小;此外,随着弹簧刚度和阀芯半锥角的增大,阀芯振动的离散度也呈现出先减小后增大的趋势,且其最小值分别在弹簧刚度为2N/mm和阀芯半锥角为30°时出现。在阀芯振动的沿轴向、正面和侧面3个方向的投影中,侧面径向振动的波形因子大于正面径向的波形因子,而轴向振动的波形因子最小。波形因子的变化趋势与离散度的变化趋势一致,阀芯振动的离散度和波形因子呈正相关关系,且在阀芯半锥角为30°、弹簧刚度为2N/mm时的波形因子最小。文中研究结果可以为锥阀结构的液压阀的结构设计提供理论支撑,从...     

氮气式水击泄压阀初启阶段动态特性研究

针对石油集输管网中氮气式水击泄压阀快开慢关、小开度下大泄放量的要求,对氮气式水击泄压阀的工作原理及初启阶段动态特性进行理论分析及仿真研究.通过对氮气式水击泄压阀开启过程的分析,建立阀芯动力学方程及阀芯腔室近似氮气弹簧刚度表达式,在此基础上运用ANSYS CFX软件进行了泄压阀初启阶段动态仿真模拟,研究了在泄压阀初启阶段阀芯密封面处介质流速及湍动能的变化过程,并分析了不同超压比和阀芯腔室氮气压力对泄压阀初启阶段动态特性的影响.     

强冲击下先导式溢流阀先导阀芯自激振动仿真

针对硬岩掘进机在掘进过程中切割硬岩地质会产生强冲击振动的工况,分析了液压系统中的先导式溢流阀的数学模型,建立了该阀在强振动环境下的动力学仿真模型.获得不同工作条件下,先导式溢流阀先导阀芯的动力学行为规律.仿真结果表明:当系统稳定时,先导阀芯受干扰小,系统会衰减振动至稳定;但当干扰幅值超过临界值时,系统会进入极限环的吸引域,产生周期性振动;通过增加先导阀阀口直径、弹簧刚度和减小先导阀半锥角,可增强溢流阀的抗干扰能力.     

直动式锥形溢流阀性能分析

对工程上近期出现的直动式锥形溢流阀进行了静动态分析,通过稳定工作时阀芯受力平衡,建立了流量压力方程,绘出了Q一P曲线,得出了该阀较直动式圆柱形溢流阀调压偏差小,开启比大的结论,并说明了原因;又用功率键合图,建立了动态特性的数学模型,采用四阶龙格──库塔法、定步长,在微机上进行了动态过程仿真,并自动地打印出动态过程的压力和阀的位移曲线,找出了影响动态过程品质的主要因素,和阀芯移动时的阻尼．对直动式锥形溢流阀的优化设计和正确使用具有参考价值．     

水压锥阀内流场的数值模拟

在大雷诺数下应用雷诺应力湍流模型和计算流体力学方法对锥阀的内部流场进行数值仿真计算,着重研究阀的结构参数、入口压力、出口压力、阀口开度等对锥阀流场的影响.研究结果表明:阀的结构参数对流场的分布和气穴的产生有较大的影响.同时随着阀口开度、入口压力的增加,低压区逐渐扩大,压力逐渐下降,产生气穴的区域也随着扩大;而随着出口压力的升高,低压区的压力也逐渐升高,产生气穴的区域也逐渐缩小,对气穴有一定的抑制作用.     

一种压力补偿阀的建模及稳定性分析

分析了一种具有负载传感功能的压力补偿阀芯的受力情况.对腔内流体运用动量守恒定理建立数学模型,并利用泰勒级数展开式使其线性化.建立阀芯的运动微分方程,由Routh Hurwitz稳定判据给出了稳定条件,并分析了特征参数对阀性能的影响.数值模拟阀腔内流体流动的结果表明：阀腔底部区域的压力可以看作是一个恒定值,而不是位移的函数.集成运用Visual Basic和Matlab分析了压力流量增益系数、动量变化等对稳定性的影响.仿真和实验结果表明,若使液压系统实现全功率平稳控制,则需要合理选用弹簧刚度和合理设计补偿阀口的开口幅度.     

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.     

直动式水液压溢流阀设计与试验研究

结合水的理化性质,研发了一种插装式直动水液压溢流阀.该阀的阀芯采用箭头状补偿结构,阀口采用二级阀口.基于CFD(计算流体力学)方法,研究了阀口结构参数对其水力学特性的影响.建立了该阀的数学模型,研制出试验装置,对其静动态特性进行了仿真与试验研究.研究结果表明:箭头状补偿结构、合适的阀芯锥角及二级阀口能有效地提高溢流阀的性能,所研制的水液压溢流阀静动态性能良好.     

液压自由活塞发动机配流阀工作特性

研究液压自由活塞发动机配流阀工作特性,以提高系统效率和可靠性.建立了液压自由活塞发动机配流阀工作全过程动态模型及其试验装置,结合仿真和试验分析了配流阀动作过程与泵腔压力变化之间的关系,研究了配流阀工作特性对系统性能的影响.结果表明提高吸油阀关阀速度可以提高系统燃油经济性.排油阀在下止点相对于活塞位移的滞后响应降低了系统低频工作的可控性.配流阀阀芯在开启时易与限位装置发生高速碰撞.降低配流阀构件的工作寿命.