滑閥是液壓閥的基本結(jié)構(gòu)形式之一,其高度一般為數(shù)微米至數(shù)十微米,工作過程中,侵入配合間隙的敏感固體顆粒,可能會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副摩擦磨損,甚至誘發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象,嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。因此,研究滑閥間隙中固體顆粒的運(yùn)移特性對(duì)揭示滑閥滯卡機(jī)理,提出滑閥抗污染方法,提高液壓系統(tǒng)可靠性具有重要意義。本文以實(shí)驗(yàn)手段為主,結(jié)合理論分析和數(shù)值計(jì)算,探索單個(gè)固體顆粒在滑閥間隙模型中的運(yùn)移特性。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化放大的可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái),用高速攝像方法獲得單固體顆粒的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像。理論方面,對(duì)滑閥間隙中固體顆粒的形貌進(jìn)行等效參數(shù)化,分析滑閥滯卡機(jī)理,對(duì)滑閥間隙原型和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭袉蝹�(gè)固體顆粒的受力進(jìn)行分析和簡(jiǎn)化,得到兩種情況下顆粒所受的主要作用力。簡(jiǎn)單介紹了COMSOL Multiphysics仿真軟件,調(diào)用其中的流固耦合模塊,選擇移動(dòng)網(wǎng)格法作為數(shù)值研究方法。數(shù)值模擬方面,計(jì)算單個(gè)正方形顆粒在滑閥間隙二維放大模型中的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)過程,發(fā)現(xiàn)顆粒在間隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,其運(yùn)動(dòng)軌跡上下波動(dòng),呈正弦線狀分布;顆粒從間隙進(jìn)入矩形均壓槽時(shí),卷入均壓槽的流場(chǎng)漩渦中,繞均壓槽壁面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),難以流出均壓槽,顆粒自身也在旋轉(zhuǎn);均壓槽大小對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡影響不大,均壓槽形狀對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡有一定影響。實(shí)驗(yàn)方面,根據(jù)滑閥間隙原型結(jié)構(gòu)研制放大的可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?設(shè)計(jì)搭建單個(gè)固體顆粒在模型中運(yùn)動(dòng)的可視化實(shí)驗(yàn)臺(tái),設(shè)計(jì)制作1mm3的鋁質(zhì)金屬顆粒,選擇純凈水作為液相介質(zhì),用高速攝像方法獲得單個(gè)顆粒在可視化模型中瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)過程的清晰圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:顆粒在間隙流場(chǎng)中翻滾前進(jìn),運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生了三維旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)軌跡近似呈正弦狀;多個(gè)顆粒進(jìn)入矩形均壓槽后,隨著流場(chǎng)壓力的建立,其運(yùn)動(dòng)軌跡有所變化;改變均壓槽大小,對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡影響不大;改變均壓槽形狀,顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡不同。結(jié)果表明固體顆粒在間隙流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,由于運(yùn)動(dòng)副表面微觀形貌不規(guī)則,顆粒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使其與配合間隙表面接觸、摩擦,當(dāng)閥芯動(dòng)作時(shí),有可能誘發(fā)滑閥滯卡。在不同條件下,顆粒會(huì)滯留在均壓槽內(nèi)或流出均壓槽。這為探索固體顆粒滯卡滑閥機(jī)理提供了新的思路,為防止顆粒進(jìn)入間隙,引導(dǎo)顆粒流出間隙,消除滑閥滯卡現(xiàn)象有重要意義。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH137.52
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文芯上的均壓槽形狀、大小，間隙內(nèi)顆粒物運(yùn)動(dòng)特性等因素均會(huì)對(duì)間隙內(nèi)流場(chǎng)造成不同程度的影響，有可能引發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象。在實(shí)際工作中，若出現(xiàn)滑閥滯卡，將會(huì)造成控制閥響應(yīng)遲緩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成閥芯完全卡住，致使換向閥不能換向等現(xiàn)象，甚至威脅相關(guān)設(shè)備及工作人員的人身安全[13]。

碩士學(xué)位論文芯上的均壓槽形狀、大小，間隙內(nèi)顆粒物運(yùn)動(dòng)特性等因素均會(huì)對(duì)間隙內(nèi)流場(chǎng)造成不同程度的影響，有可能引發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象。在實(shí)際工作中，若出現(xiàn)滑閥滯卡，將會(huì)造成控制閥響應(yīng)遲緩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成閥芯完全卡住，致使換向閥不能換向等現(xiàn)象，甚至威脅相關(guān)設(shè)備及工作人員的人身安全[13]。

變形后的間隙均壓槽內(nèi)固體顆粒更易高度聚集。楊旭博[43]運(yùn)用Fluent 和ABAQUS 仿真軟件對(duì)U形閥口進(jìn)行流固熱耦合計(jì)算，探究了閥口開度、閥口壓差和閥口流量、節(jié)流槽個(gè)數(shù)、高度和特征深度對(duì)滑閥內(nèi)流場(chǎng)、閥芯溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)和形變場(chǎng)的影響。瞿道海等[44]針對(duì)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力影響溢流閥調(diào)壓精度的問題，建立了內(nèi)流式滑閥液動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，利用 CFD 仿真了考慮配合間隙的滑閥模型，并搭建了試驗(yàn)平臺(tái)以驗(yàn)證模型的正確性，研究了不同配合間隙對(duì)滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的影響。Wenhua Jia[45-47]等將實(shí)際生產(chǎn)中閥體與閥芯的錐形配合間隙流場(chǎng)沿圓周展開成一圈傾斜平面縫隙，建立了帶偏心距和一定錐度的滑閥卡緊力學(xué)模型，但其有一定的適用范圍，不能應(yīng)用于所有工況。針對(duì)滑閥污染滯卡的解決方案也取得了一定研究成果。劉新強(qiáng)、馮貽江等[48-49]針對(duì)滑閥間隙中敏感顆粒造成的滑閥污染滯卡問題，分析滑閥、阻尼孔受污染物影響失效原因。設(shè)計(jì)了擋污環(huán)形槽、微型過濾器兩種液壓閥抗污染結(jié)構(gòu)，并通過增設(shè)間隙過濾槽（如圖 1.3），設(shè)計(jì)了一種抗污染先導(dǎo)式溢流閥，可以減少固體顆粒進(jìn)入液壓閥配合間隙，有效提高滑閥抗污染能力。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2807599