螺纹插装平衡阀结构和特性研究

发布时间：2017-03-24 10:07

  本文关键词：螺纹插装平衡阀结构和特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺纹插装阀具有结构简单、配用件标准化、替换方便等优点,在工程机械液压系统中牢牢占据了一席之地。现如今计算机仿真技术已经在全球范围内得到了普及,以计算机为媒介的数字化仿真技术基本上已经取代传统费时费力的试验手段,成为国内外液压压力阀设计的首选手段。液压平衡阀作为给平衡回路提供背压的核心部件,在工程机械中,尤其是在起重相关设备中得到大量的使用。存在负值负载工况的情况下,需要在液压执行元件回油口产生足够大的压降来克服负载动力,确保执行元件能够平稳地下降,提高平衡回路稳定性。本文以螺纹插装平衡阀为研究对象,从阀的关键结构设计、流场仿真、动态特性仿真以及优化设计等方面来进行深入研究。本文主要内容如下：1.通过理论计算分析控制比和背压对平衡阀的影响；根据初始设定压力、系统允许的最大负载压力以及广义流量值计算关键油口的直径；根据上升工况和下降工况的不同性能要求,分段设计平衡阀阀芯节流槽；2.对设计的平衡阀内部流场进行三维建模,使用集成在ANSYS包里的CFD软件FLUENT对平衡阀进行稳态计算；根据计算结果中的压力云图、速度云图、矢量图以及迹线图分析阀芯、阀杆结构设计的不足之处；给出结构的改进方案并重新仿真计算,最终获得合理的阀芯和阀杆结构,提高节流口的工作性能；3.建立螺纹插装平衡阀的动静态数学模型,计算出稳定工况下控制压力与负载压力之间存在的函数关系；根据动态数学模型建立平衡阀及其平衡回路的AMESim仿真模型,给定初始条件,得出执行元件压力、流量、速度以及位移曲线,通过曲线分析检验模型是否准确；再通过改变单一参数值的方法仿真分析负载质量、调压弹簧刚度、控制油口阻尼孔直径、阀芯阻尼孔直径以及阀口锥角等参数的变化对平衡阀动态特性的影响。
【关键词】：螺纹插装平衡阀 流场仿真 数学模型 AMESim 动态特性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 液压平衡阀国内外研究现状以及发展11-13
• 1.1.1 平衡阀的国内外研究现状11-12
• 1.1.2 国外先进平衡阀介绍12-13
• 1.2 液压平衡回路13-16
• 1.2.1 典型液压平衡回路14-15
• 1.2.2 典型液压平衡回路存在的问题15-16
• 1.2.3 平衡阀在平衡回路中的应用16
• 1.3 课题的研究背景和意义16-17
• 1.4 本文的主要研究方法及工作17-18
• 第2章 螺纹插装平衡阀原理及关键结构设计18-31
• 2.1 螺纹插装平衡阀设计思路及基本工作原理18-20
• 2.1.1 平衡阀设计思路18-19
• 2.1.2 基本工作原理19-20
• 2.2 控制比对平衡阀控制压力的影响20-23
• 2.2.1 控制比(Pilot Ration)K_c20
• 2.2.2 控制比对控制压力的影响20-23
• 2.3 液压系统中背压对平衡阀压力的影响23-24
• 2.3.1 液压系统背压对控制压力的影响23
• 2.3.2 液压系统背压对设定压力的影响23-24
• 2.4 平衡阀关键结构设计24-30
• 2.4.1 平衡阀油口直径计算24-25
• 2.4.2 平衡阀阀芯开口量设计计算25
• 2.4.3 阀芯节流槽设计25-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 螺纹插装平衡阀内部流场仿真分析31-41
• 3.1 计算流体动力学概述31-34
• 3.1.1 CFD及其特点31
• 3.1.2 流体动力学基本控制方程31-33
• 3.1.3 CFD中的湍流模型和标准κ-ε方程33
• 3.1.4 CFD的求解流程33-34
• 3.2 平衡阀流体模型的建立和内部流场分析34-38
• 3.2.1 螺纹插装平衡阀流场模型建立35
• 3.2.2 螺纹插装平衡阀模型网格划分35-36
• 3.2.3 设置模型在FLUENT中的计算条件36-37
• 3.2.4 CFD-POST后处理37-38
• 3.3 平衡阀内部结构优化38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 螺纹插装平衡阀动静态特性研究41-55
• 4.1 平衡阀静态特性及数学模型的建立41-44
• 4.1.1 平衡阀静态特性41-42
• 4.1.2 平衡阀数学模型的建立42-44
• 4.2 AMESim仿真模型的建立44-48
• 4.2.1 AMESim仿真软件简介44-45
• 4.2.2 AMESim仿真模型的建立45-46
• 4.2.3 初始仿真参数设置46-48
• 4.3 AMESim仿真与结果分析48-54
• 4.3.1 验证仿真模型的正确性48-51
• 4.3.2 关键参数对平衡阀动态特性的影响51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61

【参考文献】

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本文编号：265442