液壓閥是液壓系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)元件,通過控制內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng),諸如改變其方向、流量等,以此來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,而滑閥又是液壓閥中采用最多的控制閥形式。 在液壓閥中,閥芯和閥套的間隙配合影響著系統(tǒng)的整體性能,如果間隙過大,液壓油可能會(huì)溢出,影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。反過來說,如果間隙過小,操作力會(huì)增大,并且可能引起閥芯卡緊。閥芯卡緊是一種常見的故障,嚴(yán)重影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。而液壓閥內(nèi),由于節(jié)流作用,油液通過閥口溫度會(huì)升高,從而閥的溫度會(huì)升高。閥芯閥套隨著溫度升高會(huì)出現(xiàn)膨脹變形,從而改變了兩者之間的間隙,可能造成閥芯卡緊。綜上所述,對(duì)液壓閥的溫度和變形的研究具有重要的實(shí)際意義。 本文以Φ8通徑的三位四通電磁閥為研究對(duì)象,采用Pro/Engineer軟件建立幾何模型,在前置處理器Gambit軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分,聯(lián)合Fluent與Ansys軟件進(jìn)行仿真模擬。由于液壓閥溫度升高是液壓油的粘性耗散的結(jié)果,要得到固體的溫度分布,必須先分析得到液壓油的溫度場,所以先對(duì)流體部分進(jìn)行流場分析,再對(duì)固體部分進(jìn)行溫度分析和變形分析。 本文的主要內(nèi)容如下： 闡述了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,介紹了有關(guān)流體力學(xué)的基本方法和理論,對(duì)進(jìn)行流場分析所需要的控制方程和湍流模式做了簡單介紹。建立滑閥的三維模型,利用CFD軟件FLUENT對(duì)流體的壓力、速度、溫度等進(jìn)行分析,得到不同工況下油液的壓力場、速度場和溫度場。結(jié)合流場分析得到的液壓油的溫度場,在ANSYS軟件的Workbench平臺(tái)上分析得到滑閥的溫度場及其變形情況。 分析仿真結(jié)果,得出以下結(jié)論： 在流體的溫度場中,最高溫度出現(xiàn)在閥口后部流體與閥芯細(xì)軸相接處的壁面部分。由此推斷,發(fā)熱的原因是液壓油的粘性耗散。在相同的開口量和相同的壓差條件下,固體的最高溫度值要大于流體的最高溫度值,這是因?yàn)楣腆w的比熱容小于流體的比熱容。 對(duì)比兩種變形,發(fā)現(xiàn)受熱產(chǎn)生的變形量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受壓力產(chǎn)生的變形量,所以受熱膨脹是閥芯閥套在半徑方向發(fā)生變形的主要原因。根據(jù)變形規(guī)律可知,在某些開口量情況下,閥芯閥套之間的間隙發(fā)生較大變化,可能造成閥芯卡緊,引起系統(tǒng)的癱瘓。因此需要避開這些特殊位置,或者對(duì)滑閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),提升其工作性能,從而為滑閥的設(shè)計(jì)提供了參考,具有實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH137.52
文章目錄
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景
1.2 液壓閥流場研究的文獻(xiàn)綜述
1.3 選題的目的和意義
1.4 本文的主要內(nèi)容
第二章 基本原理和方法
2.1 計(jì)算流體力學(xué)簡介
2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)概述
2.1.2 基本步驟
2.2 主要計(jì)算方法
2.2.1 數(shù)值計(jì)算方法
2.2.2 仿真軟件介紹
2.3 方程與模型
2.3.1 基本控制方程
2.3.2 湍流簡介
2.3.3 常用湍流模型
2.4 流體的能量損失
第三章 滑閥內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與分析
3.1 建立幾何模型
3.2 網(wǎng)格劃分
3.2.1 前置軟件簡介
3.2.2 滑閥的網(wǎng)格劃分
3.3 計(jì)算條件和邊界條件
3.3.1 計(jì)算條件的設(shè)定
3.3.2 邊界條件的設(shè)置
3.4 流體的壓力場分析
3.4.1 進(jìn)出口壓差對(duì)壓力場的影響
3.4.2 開口量對(duì)壓力場的影響
3.5 流體的速度場分析
3.5.1 軸向面的速度分布
3.5.2 入口橫截面的速度分布
3.5.3 出口橫截面的速度分布
3.6 流體的溫度場分析
3.6.1 軸向面的溫度分布
3.6.2 流體出口處的溫度分布
3.6.3 流體溫度的變化規(guī)律
3.7 本章小結(jié)
第四章 滑閥熱場分析
4.1 滑閥內(nèi)部熱量傳遞方式
4.2 材料熱變形理論
4.3 固體溫度分析
4.3.1 閥套的整體溫度分布
4.3.2 閥套軸截面的溫度分布
4.3.3 閥芯的整體溫度分布
4.3.4 閥芯軸截面的溫度分布
4.3.5 滑閥溫度的分析規(guī)律
4.4 閥套的變形分析
4.4.1 閥套表面的熱變形分布
4.4.2 閥套橫截面的熱變形分布
4.4.3 開口量對(duì)閥套熱變形的影響
4.4.4 閥套最大徑向變形量的分布規(guī)律
4.4.5 閥套的熱應(yīng)變分布
4.5 閥芯的變形分析
4.5.1 閥芯表面的熱變形分布
4.5.2 開口量對(duì)閥芯熱變形的影響
4.5.3 閥芯最大徑向變形量的分布規(guī)律
4.5.4 閥芯的熱應(yīng)變分布
4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
5.1 總結(jié)
5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表旳論文
【參考文獻(xiàn)】
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本文編號(hào)：
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