大流量快速节流比例阀的研制

发布时间：2020-08-19 20:25

【摘要】： 在压铸行业中,针对较快的压铸速度容易产生压铸飞边的问题,研制了一种能对压射缸进行快速制动、能有效消除压铸飞边的大流量快速节流比例阀。该阀采用三级驱动,主级采用插装阀型式,先导级集成了高速开关阀与比例阀的特点:当主阀芯未达到目标节流位置时,其由高速开关先导级进行快速驱动;当主阀芯达到目标节流位置时,通过主阀芯与比例阀杆间的液压随动关系实现主阀无超调的稳定节流,比例阀杆的位置通过三通比例减压阀进行比例调节。结合Fluent、AMESim等仿真手段对阀进行了优化设计,试验结果表明,大流量快速节流比例阀能够实现对高速压射缸的快速减速控制,可有效消除压铸飞边;此外由于该阀可对压射缸进行快速制动、消除压铸型腔中的压力峰值,因此可以提高压射缸充型时的快压射速度,在同等锁模力的情况下可生产较大的压铸件,这对压铸工艺的改善与提高和压铸设备的利用均具有重要意义。论文的第一章在简要介绍典型压铸工艺的基础上,分析了压铸飞边产生的原因及其危害,总结了消除压铸飞边的方法及其特点;通过介绍现有压铸机电液控制系统及其在消除压铸飞边方面的特点,进一步明确了本课题研究的意义与价值;最后提出了本课题的研究目标与主要的研究内容,为以后的研究工作指明了研究思路。论文的第二章对大流量快速节流比例阀进行了方案设计,并对其结构、原理进行了详细的阐述;另外对大流量快速节流比例阀的主要结构参数进行了设计计算,对影响阀性能的流道进行了校核,并提出了大流量快速节流比例阀设计的关键问题与技术难点,为下一步的优化设计指明了方向。论文的第三章着重阐述了先导阀的结构、工作原理、设计的关键问题,并根据先导级阀动态特性的要求进行了优化设计;通过AMESim仿真研究,发现主阀芯在运动至目标节流位置时存在超调,针对此种现象提出采用变增益单向阻尼阀的方案,在保证主阀芯满足快速运动要求的前提下,实现对主阀芯无超调的位置控制。论文的第四章主要包括试验台的设计和大流量快速节流比例阀的试验研究。在试验台设计方案上,主要采用蓄能器提供瞬间大流量、利用无载液压缸进行大流量测量的方法,解决了常规方法较难满足大流量试验的难题;对大流量快速节流比例阀进行了局部和整机的性能试验,试验表明:在压射缸的快速减速段存在速度凸峰,主要原因是主阀芯在到达目标节流位置时存在位置过冲。为了解决主阀芯的位置过冲问题,提出采用变增益单向阻尼阀的措施。论文的第五章对本课题作了全面的总结,指出了本课题研究工作中存在的问题,并提出了以后研究工作的重点。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH137.52;TG249.2
【图文】：

阀芯,动力补偿,装配简图,带液

前五种是补偿液动力的传统方法，上述方法都存在共同的问题，那就是它们或增加了阀的加工难度或增大了阀的体积。文献[8〕对采用阶梯阀芯进行液动力补偿的新的方案作了详细的介绍，如图3一3所示，通过采用阶梯式阀芯、合理设计台阶距端面的宽度与高度，以减少产生液动力的轴向液压作用面积，从而有效降低阀芯上的液动力.结果表明:此种方法加工简单，当直动式伺服阀采用阶梯式阀芯方法进行液动力补偿时，液动力最大可减少约20%，此外应注意在设计直动式伺服阀的阀芯和阀套时，需对阀芯、阀套和台阶的尺寸进行优化设计以避免流量饱和。②瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过程中(即阀口开度大小发生变化)，阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力

压力场,速度场,仿真模型,液动力

v一创钾v-.一C川二d脚日.川一~.伽.“助O一。，2七改旧l山〔NTO，口口.，卜二m户一)图3一gFluent仿真模型图3一10速度场与压力场仿真表明，对此种结构的阀，影响其液动力的主要因素有:第二级阀阀芯4的大径D与小径d’、A油孔与轴线倾斜的角度a和A油孔与阀芯作用端面的距离L(如图3一8).其中，大径D越大、小径d’越小，液动力越小，但由于结构的限制，大径D与小径d’变化幅度不大;图3一11为阀口开度占/2为lmm时A油孔倾角a对液动力的影响，表明:随着A油孔倾角a的增大，液动力随之增大，当A油孔倾角a为350时，液动力开始出现负值，表明此时的液动力有利于阀口的打开.图3一12为A油孔与阀芯作用端面的距离L对液动力的影响

曲线,主阀口,全开状态,主阀

因为在主阀芯运动至目标调速区之前的液动力是有利于主阀芯快速关闭运动的.调速区主阀口小开度的典型流场如图3一18、3一19所示，图3一20为主阀芯处于调速区小开度时液动力的变化曲线，进出口边界分别为30人护a、O初沪a的压力边界，而此时作用在主阀芯下端的静压力为:尸=二p(D，一d，)/4=二x3ox(65，一63，)/4=6030刀

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