【摘要】：液壓系統(tǒng)中,錐閥是常用的閥結(jié)構(gòu)形式,主要由閥芯、閥座和彈簧組成。作為壓力調(diào)節(jié)閥使用時(shí),既可作為直動(dòng)式壓力閥直接工作,亦可作為先導(dǎo)式壓力閥的先導(dǎo)級(jí)來控制主閥芯啟閉。對(duì)于先導(dǎo)級(jí)錐閥,其自身阻尼系數(shù)較小,并且與主油路相連,系統(tǒng)中的流量脈動(dòng)、閥座不圓度引起的閥芯受力不均等因素常會(huì)導(dǎo)致其閥芯出現(xiàn)軸向振動(dòng)和側(cè)向振擺等非期望工作狀態(tài),影響整個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)壓精度和工作穩(wěn)定性。嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致系統(tǒng)壓力劇烈波動(dòng),影響整個(gè)系統(tǒng)的功能,甚至?xí)l(fā)安全事故,嚴(yán)重降低液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、可靠性和安全性。本課題采用理論分析、試驗(yàn)與仿真計(jì)算相結(jié)合的研究方法,針對(duì)先導(dǎo)級(jí)錐閥開啟調(diào)節(jié)過程的動(dòng)態(tài)特性與閥芯的軸向等幅振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容如下:一、結(jié)合錐閥閥芯力學(xué)平衡方程、連續(xù)性方程和閥口流量方程,通過傳遞函數(shù)法對(duì)不帶阻尼孔和帶阻尼孔結(jié)構(gòu)先導(dǎo)級(jí)錐閥的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了分析,得出:添加阻尼孔可以有效改善錐閥開啟過程的平穩(wěn)性。同時(shí),在不影響錐閥靜態(tài)特性的前提下,適當(dāng)減小閥芯半錐角能提升錐閥開啟平穩(wěn)性。二、根據(jù)閥芯受力平衡方程,采用C語言自主開發(fā)了一套能掛載進(jìn)求解器中的用戶自定義函數(shù)(UDF)程序,使仿真結(jié)果準(zhǔn)確度得到提升。運(yùn)用Fluent動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),在自主開發(fā)的UDF控制下,以階躍流量條件對(duì)不同結(jié)構(gòu)先導(dǎo)級(jí)錐閥的開啟過程進(jìn)行了仿真計(jì)算。對(duì)比各計(jì)算模型在開啟過程中的閥口開度變化情況,得出添加阻尼孔和適當(dāng)減小錐閥半錐角均能降低閥口開度超調(diào)量、縮短過渡過程時(shí)間、提升錐閥開啟平穩(wěn)性;對(duì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后閥內(nèi)流動(dòng)情況進(jìn)行分析,進(jìn)一步解釋了結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)錐閥動(dòng)態(tài)特性的影響。三、對(duì)先導(dǎo)級(jí)錐閥開啟過程中閥芯的軸向振動(dòng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出:添加阻尼孔能明顯降低閥口開度超調(diào)量,縮短過渡過程時(shí)間;通過頻譜分析法得出在錐閥開啟過程中,閥芯的振動(dòng)是由錐閥與進(jìn)口管路系統(tǒng)的耦合共振導(dǎo)致。四、對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的閥芯軸向等幅振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了研究,錐閥閥芯在工作過程中出現(xiàn)等幅振動(dòng)現(xiàn)象時(shí),流經(jīng)錐閥的流量脈動(dòng)為正弦形式;采用正弦流量條件對(duì)先導(dǎo)級(jí)錐閥進(jìn)行了仿真計(jì)算,通過對(duì)各計(jì)算模型錐閥閥芯表面受力進(jìn)行分析,得出閥芯錐面所受油液粘滯力與液壓力的變化為反相位關(guān)系。本課題研究得出結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)錐閥開啟過程動(dòng)態(tài)特性的影響,揭示了閥芯等幅振動(dòng)時(shí)油液粘滯力與閥芯運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,對(duì)錐閥動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)化與穩(wěn)定性研究有借鑒意義。
【圖文】：

在液壓系統(tǒng)中，錐閥作為壓力調(diào)節(jié)閥使用時(shí)，可作為直動(dòng)式溢流閥直接力進(jìn)行調(diào)節(jié)，直動(dòng)式溢流閥具有響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，可作為安全閥使用，如圖。錐閥還可作為先導(dǎo)式溢流閥的導(dǎo)閥來控制主閥芯的啟閉，從而間接對(duì)系行調(diào)節(jié)。相比于直動(dòng)式溢流閥，在高壓大流量場合，先導(dǎo)式溢流閥調(diào)壓能適應(yīng)不同壓力和流量范圍，因此在液壓系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，其工如圖 1.3 所示。進(jìn)油口出油口圖 1.2 直動(dòng)式溢流閥

來改變彈簧力的大小，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)壓力的目的。液壓系統(tǒng)是一個(gè)浸沒于油液中、由彈簧和閥芯組成的彈簧-質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)，其調(diào)根據(jù)閥芯受力平衡原理，在系統(tǒng)中液壓油對(duì)閥芯的作用力和彈簧彈力共達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。在液壓系統(tǒng)中，錐閥作為壓力調(diào)節(jié)閥使用時(shí)，可作為直動(dòng)式溢流閥直接力進(jìn)行調(diào)節(jié)，直動(dòng)式溢流閥具有響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，可作為安全閥使用，，如圖。閥座閥芯彈簧圖 1.1 錐閥結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH137.52

【參考文獻(xiàn)】

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