本文關鍵詞：本質安全型大流量電磁球閥的研究

  更多相關文章： 電磁球閥 結構設計 參數化分析 動態(tài)特性 流場分析

【摘要】：在液壓支架的液壓控制系統(tǒng)中,基本上都是采用由先導閥驅動的主閥來控制油路的通斷。隨著液壓支架要求的移動速度加快,主閥的流量逐漸增加,則對應的電磁先導閥的流量也要增加,但目前常用的本質安全型電磁先導閥的流量都較小,為1.6L/min,這使得研發(fā)設計大流量的電磁先導閥變得越來越重要。另外,大流量的電磁先導閥還可以直接替代小流量液控系統(tǒng)中的電磁先導閥與主閥的組合結構,簡化系統(tǒng),還提高了工作效率。 本文通過分析常用電磁先導閥的結構形式,設計出一種由螺線管式電磁鐵與操縱力較小的陶瓷球式閥芯的組合結構的大流量電磁先導閥(也稱作電磁球閥)。通過對各個零部件進行受力分析與計算,推導出電磁球閥的數學模型。并用MATLAB軟件對該數學模型進行參數化數值求解,確定相關參數的初始值,并研究其動態(tài)性能。 然后利用AMESim軟件,搭建由電磁球閥直接控制液壓缸與負載的機電液耦合系統(tǒng),分析閥芯位移、出口壓力、出口流量與壓力流量等特性。結果表明,設計的大流量電磁球閥響應快,僅用0.006s便實現(xiàn)閥口穩(wěn)定開啟,其超調量也較小,僅0.2mm,在1.9MPa的壓差下,電磁球閥的出口流量達到8.3L/mmin,動態(tài)性能與壓力流量特性優(yōu)異,完全符合設計要求。另外,閥芯行程、閥座錐角、阻尼銷配合間隙和固定阻尼孔直徑等關鍵參數對電磁球閥特性的影響較大,需合理選擇其參數值。 最后運用FLUENT軟件對大流量電磁球閥的內部流場進行數值分析,得到流場的壓力云圖、速度云圖、湍動能云圖和速度矢量圖,并討論不同結構尺寸時的流場性能,為其流道結構的優(yōu)化提供依據。仿真結果表明,錐面閥口處壓降梯度值較大,此處油液速度也最大,最高達到18.7m/s,湍動能很大,最高達到1080kgm2/s2,但由于設計的電磁球閥的流道結構相對比較合理,沒有出現(xiàn)明顯的負壓區(qū)和漩渦區(qū),進出口處的壓力分布均勻,油液的流動也均為標準的層流狀態(tài)。另外,開口度、閥座錐角和壓差對其流場性能影響較大,當開口度為0.4-0.5mm、閥座錐角為30°-35°、壓差在額定范圍之內時,流場的綜合性能較好。 本文在大流量的電磁球閥的結構設計、數學模型的參數化分析以及結構優(yōu)化設計方面,得出了一系列行之有效的研究方法,為大流量的電磁球閥的進一步研究做出參考依據。
【關鍵詞】：電磁球閥 結構設計 參數化分析 動態(tài)特性 流場分析
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 液壓支架的發(fā)展概況11-14
• 1.1.1 國內外液壓支架的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-13
• 1.1.2 液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢13-14
• 1.2 國內外對液壓閥的研究14-19
• 1.2.1 國內外對液壓閥的研究現(xiàn)狀及趨勢15-17
• 1.2.2 國內外對電磁先導閥的研究現(xiàn)狀及趨勢17-19
• 1.3 課題研究的背景、目的和內容19-24
• 1.3.1 課題研究的背景19-20
• 1.3.2 課題研究的目的與意義20-22
• 1.3.3 課題研究的內容與方法22-24
• 1.4 本章小結24-25
• 第二章 電磁球閥的數學建模與數值分析25-47
• 2.1 電磁球閥的工作原理與結構設計25-29
• 2.1.1 電磁球閥的工作原理25-27
• 2.1.2 電磁球閥的結構設計27-29
• 2.2 電磁球閥的受力計算與數學模型29-40
• 2.2.1 導閥的受力分析與計算31-36
• 2.2.2 電磁球閥的數學模型36-37
• 2.2.3 相關參數初始值的計算37-40
• 2.3 電磁球閥的數值分析40-45
• 2.3.1 MATLAB介紹與建模41-43
• 2.3.2 MATLAB仿真分析43-45
• 2.4 本章小結45-47
• 第三章 基于AMESim的電磁球閥耦合仿真47-71
• 3.1 AMESim軟件簡介47-48
• 3.2 電磁球閥仿真模型的建立48-49
• 3.3 電磁球閥的變參數耦合分析49-70
• 3.3.1 電磁球閥的啟閉特性分析49-52
• 3.3.2 閥芯行程對電磁球閥的影響52-55
• 3.3.3 閥座錐角對電磁球閥的影響55-57
• 3.3.4 彈簧剛度對電磁球閥的影響57-60
• 3.3.5 阻尼銷對電磁球閥的影響60-63
• 3.3.6 固定阻尼孔對電磁球閥的影響63-65
• 3.3.7 閥芯質量對電磁球閥的影響65-67
• 3.3.8 負載對電磁球閥的影響67-70
• 3.4 本章小結70-71
• 第四章 電磁球閥流場數值模擬分析71-89
• 4.1 計算流體動力學及FLUENT仿真軟件介紹71-73
• 4.1.1 計算流體動力學簡介71-72
• 4.1.2 FLUENT簡介72-73
• 4.2 電磁球閥幾何模型的建立與網格劃分73-76
• 4.2.1 流場模型的建立73-74
• 4.2.2 網格劃分74-76
• 4.3 電磁球閥二維流場分析76-88
• 4.3.1 電磁球閥的流場性能分析76-79
• 4.3.2 不同開口度的流場分析79-82
• 4.3.3 不同閥座孔錐角的流場分析82-85
• 4.3.4 不同壓差的流場分析85-88
• 4.4 本章小結88-89
• 第五章 總結與展望89-93
• 5.1 課題總結89-91
• 5.2 課題展望91-93
• 參考文獻93-97
• 致謝97-98
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄98

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 王棟梁,李洪人,李春萍;非對稱閥控制非對稱缸系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性分析[J];機床與液壓;2003年01期

2 賀小峰;何海洋;劉銀水;李壯云;王學兵;;先導式水壓溢流閥動態(tài)特性的仿真[J];機械工程學報;2006年01期

3 孫長春;;液壓支架的現(xiàn)狀與發(fā)展思路[J];科技情報開發(fā)與經濟;2009年06期

4 廉自生;王芳;;高水基電磁先導閥三維流動特性的可視化模擬[J];流體傳動與控制;2006年05期

5 周新建;球閥流量系數的研究[J];流體機械;2001年05期

6 董信根;芮豐;;本安型電磁先導閥[J];煤礦機電;1992年04期

7 蘭晉;廉自生;;基于AMESim的電磁先導閥的動態(tài)特性仿真[J];煤礦機械;2012年07期

8 葉奇f ;陳江平;陳芝久;;兩級先導式電磁閥主閥芯動力學分析[J];農業(yè)機械學報;2009年04期

9 郜立煥;李言芝;唐曉陽;于群;楊陽;;多路閥中安全閥的先導閥彈簧的多目標優(yōu)化[J];西華大學學報(自然科學版);2010年06期

10 ;A NUMERICAL ANALYSIS OF THE BLOOD FLOW AROUND THE BILEAFLET MECHANICAL HEART VALVES WITH DIFFERENT ROTATIONAL IMPLANTATION ANGLES[J];Journal of Hydrodynamics;2011年05期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 傅林堅;大流量高響應電液比例閥的設計及關鍵技術研究[D];浙江大學;2010年

，

本文編號：790511