螺纹插装比例流量控制阀的振动特性研究

摘要

螺纹插装阀由于具备结构紧凑、零泄漏、安装维护方便等优点，在小流量领域已发展成为主要的阀种之一。随着液压技术向高压、大流量、高速的发展，对液压阀的性能要求也越来越高。液压阀阀芯的振动会造成阀芯定位不可靠、流量输出不稳定甚至引起大的噪声和零件的失效等问题，因此开展液压阀振动特性研究对于改善液压阀性能影响具有重要的意义。
　　关于液压阀振动特性研究，不管是在国内还是国外、不管阀芯结构是锥阀式还是圆柱型滑阀，研究结果都表明阀芯振动的来源都指向阀芯受力的不平衡，而造成这种不平衡的主要因素是阀芯在运动过程中所受到的稳态液动力和瞬态液动力。本文针对固定节流口结构形式的螺纹插装滑阀式比例流量阀的阀芯结构，从阀芯内流场分布角度出发，利用FLUENT软件研究了阀芯在5.2MPa、10.4MPa时阀芯稳态下和瞬态下内流场分布，仿真分析了在这两种压降下阀芯不同开度及不同阀芯运动速度时阀芯壁面上的压力及流体流速的变化，结果显示压力、速度分布云图与压降、开度之间及阀芯运动速度之间存在着一种非线性的联系。
　　本文同时也着重分析了阀芯稳态下不同开度时的液动力及阀芯在运动时的瞬态液动力，将各个开度时的瞬态液动力和稳态液动力进行了对比。对比结果表明:稳态液动力和瞬态液动力之间不存在明显的区别，因而无法通过仿真数据来验证阀芯振动的主要来源，为了进一步的研究造成阀芯振动的主要因素，对阀芯上受到的液动力进行了理论分析，理论分析结果与液动力的仿真数据基本上一致，通过理论受力分析建立了阀芯动力学方程，利用SIMULINK软件进行了仿真模拟，仿真了阀芯在稳态液动力和瞬态液动力共同作用下及单独作用时阀芯振动情况，分析结果清楚表述了瞬态液动力对阀芯振动所造成的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．1．1 螺纹插装阀的发展与优点

1．1．2 电子比例流量阀简介

1．2 国内外关于液压阀振动特性的研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 比例流量阀性能研究现状

1．4 课题的研究内容

第2章 螺纹插装阀计算流体力学理论基础

2．1 计算流体力学

2．1．1 计算流体力学基本概念及特点

2．1．2 CFD计算流程

2．2 FLUENT软件介绍

2．3 计算流体力学基本方程

2．3．1 流体力学的连续性方程

2．3．2 流体力学的动量方程

2．3．3 流体力学的能量守恒方程

2．3．4 状态方程

2．3．5 组分质量守恒方程

2．3．6 湍流模型

2．4 本章小结

第3章 阀芯在稳态和运动状态下内流场研究

3．1 概述

3．2 分析模型建立

3．2．1 物理模型建立

3．2．2 模型网格划分

3．2．3 计算条件和边界条件

3．3 插装滑阀式流量阀稳态分析

3．3．1 开度0．5mm、不同压差下的内流场分析

3．3．2 开度2mm，不同压差下的内流场分析

3．4 阀芯运动下的瞬态分析

3．4．1 仿真结果显示

3．4．2 结果分析

3．5 阀芯运动过程中的液动力理论分析

3．5．1 阀芯运动过程中液动力分析

3．5．2 阀芯受到的稳态液动力和瞬态液动力理论分析

3．6 本章小结

第4章 插装型滑阀式流量阀振动仿真研究

4．1 插装型滑阀式流量阀振动理论分析

4．2 插装型滑阀式流量阀液动力分析和比较

4．2．1 CFD仿真下的稳态液动力计算

4．2．2 CFD仿真下的瞬态液动力计算

4．3 插装型滑阀系统动力学分析

4．3．1 插装型滑阀式流量阀运动方程的建立

4．3．2 仿真模型的建立

4．3．3 仿真与结果分析

4．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文