开中位多路阀稳态液动力特性及其改造方法的研究

发布时间：2019-10-29 00:01

【摘要】：多路阀是装载机液压工作系统中重要的控制元件,其主控滑阀又是多路阀的核心部件,在影响滑阀阀芯控制特性的所有因素中,液动力最为突出且不易准确计算。对于手动式三位六通开中位多路阀,液动力过大会影响滑阀的控制性能,甚至导致滑阀卡滞,直接影响执行机构的可靠性和安全性,因此降低主控滑阀的液动力对于提高装载机的操作性能至关重要。本文采用AMESim和FLUENT联合仿真的方法,建立了三位六通开中位多路阀铲斗联的液压仿真系统,将阀口面积曲线导入AMESim仿真系统中;通过仿真得出了滑阀开启及复位过程中,各阀口的流量曲线及其它关键阀口的工作特性曲线;将各阀口的流量曲线离散化并作为FLUENT仿真的入口边界条件,对滑阀开启及复位过程中的液动力进行了仿真计算。结果表明:在滑阀由中位移动至极限位置的过程中,液动力峰值总出现在特定位置,方向与滑阀移动方向相同,且负载越大,液动力峰值越大,越影响滑阀的微动性;在滑阀由极限位置回到中位的过程中,滑阀液动力只由中位卸荷口P-T产生,且大小与负载无关。此外,液动力峰值也总出现在相近位置,且大于复位弹簧力,由于液动力方向与滑阀移动方向相反,因此会导致滑阀卡滞。针对滑阀复位过程中液动力过大而引起的卡阀问题,通过三种改进结构分别对滑阀进行了液动力改造,并通过仿真计算和理论分析验证了不同结构的改造效果。结果表明,三种改进结构能够分别将滑阀液动力峰值降低17.8%、60.6%和61.6%,其中改进结构Ⅱ和改进结构Ⅲ能够有效地将液动力峰值降低至复位弹簧力以下,从而避免液动力引起的滑阀复位卡滞。主要内容如下:第一章,提出了本论文针对的主要问题,阐述了研究的重要意义及目的;归纳了国内外对于滑阀所受液动力研究的发展现状及存在问题;概述了流场仿真技术在液压元件研究领域的应用现状;概括了本论文主要的研究内容。第二章,介绍了装载机开中位多路阀内部结构;分析了多路阀铲斗联在铲斗上翻时的滑阀开启过程及铲斗保持极限上翻位置时的滑阀复位过程;搭建了AMESim液压系统模拟平台,并自定义阀口面积,通过仿真得出了不同负载下主控滑阀开启及自动复位过程中,P-T、P-A、B-T口的流量及压力曲线;将各阀口流量曲线离散化,以作为FLUENT仿真的入口边界条件。第三章,针对装载机铲斗联滑阀,建立滑阀-阀体装配模型,并抽取P-T、P-A、B-T阀口间的滑阀流场模型,通过FLUENT软件,结合滑阀开启过程中,不同负载压力下,P-T、P-A、B-T口离散化的入口流量条件,进行液动力计算,并将计算结果叠加,得到滑阀开启过程中,不同负载压力下滑阀所受合液动力。第四章,通过FLUENT软件,结合离散化的入口流量条件,对滑阀复位过程中P-T口进行流场仿真和液动力计算,得出滑阀内流场的速度分布、流线分布和液动力特性。第五章,针对滑阀在复位过程中,由P-T口液动力峰值造成的滑阀卡滞问题,分别提出了锥形阀杆结构、阀体环形槽结构、挡流凸台结构的三种液动力改造方案,通过仿真计算,验证了三种结构对于降低液动力峰值的不同效果。
【图文】：

示意图,滑阀,示意图,阀套

滑阀示意图

模型图,阀套,比例阀,阀芯

南京交通大学的张弓等通过CFD方法，对电液比例阀内三种不同流场结构的滑阀进行了研究（如图1.2所示）分析表明：对滑阀和阀体的合理改进能够有效改变流场结构，从而减小滑阀的稳态液动力[22]。浙江大学的冀宏等采用计算机流体动力学（CFD）方法，针对U型和V型两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真，并结合试验对结果进行了分析，获a) 滑阀二维示意图b）试验所用阀组件图1.1 滑阀示意图图1.2 不同阀套-阀芯结构的比例阀模型
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH137.52;TH243

【参考文献】