V型节流阀油流粘性加热及结构热变形分析

发布时间：2020-08-22 18:25

【摘要】：作为液压系统的控制元件,节流阀的作用是通过改变节流口的过流面积来控制液压油流量,从而控制整个液压系统的全部功能。因此节流阀性能的可靠性,对整个液压系统是否能正常工作起到非常重要的作用。但在某些工作条件下,节流阀会发生热卡紧/热卡死失效故障,使阀套和阀芯之间的配合摩擦阻力增加,相对运动动作迟滞,节流阀控制精度严重降低,液压系统无法正常工作。本文以V型节流阀为研究对象,基于CFD和FEM相结合的流固耦合数值模拟方法对这一现象进行了深入研究。本文首先通过数值模拟对节流阀热卡紧/热卡死现象的产生机理进行了合理的分析：即当粘性较大的液压油流入节流阀阀口时,由于槽口的节流作用液压油在节流槽内形成高速剪切流,因而粘性加热效应非常显著,节流槽口附近局部温度迅速升高,导致阀芯和阀套上槽口附近的区域在较短时间里受热膨胀变形,阀芯和阀套之间的配合间隙减小,从而出现热卡紧故障；当径向变形量进一步增大到大于阀芯和阀套的设计间隙时,则会发生阀芯热卡死现象。然后,本文通过数值模拟系统地分析了液压油流动方向、节流槽结构参数和工作压差等因素对粘性加热导致节流阀热变形的影响规律,发现液压油流动方向和结构参数是影响节流阀阀芯热变形规律的主要因素；工作压力的增加使结构参数对节流阀热变形特性的影响放大。节流槽口温度峰值和径向变形极值在流入工况下随节流阀开度增大呈现先增大后减小的变化趋势,在流出工况下基本呈现持续增大的趋势；节流阀质量流量增大到饱和状态的过程中,流入工况最大径向变形极值高于流出工况。在相同的质量流量下,节流槽口径向变形量随着工作压差增大而加大。最后,本文动态分析了节流阀初始开启过程中阀套和阀芯的热变形过程。上述研究结果为节流阀的优化设计,以避免节流阀热卡紧/热卡死失效故障提供了理论基础,具有实际工程意义。
【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】：TH137.522
【图文】：

节流阀,阀芯,少汗,节流槽

图3.IV型节流阀阀芯------------------------一一...勺勺厂一料少汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗件件件件件件，，，一沛井二二下下一_.一伴扮摧若苦哭华竹竹竹竹竹宁了几介了，尸尸尸，甲，甲，，.护护护护护护护、、、、、{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{lllllllllllllllllllllllllllllll卜卜。八分分忽忽端轰轰鬓鬓蔽压油毒入口液压油流出口图3.2流出工况节流阀计算区域V型节流槽槽口结构分析

节流阀,计算区域,工况,阀芯

第三章v型节流阀油流粘性加热效应分析出通道等组成。当热变形研究对象为阀芯时，如图3.2所示将几何模型简化为阀芯(固体区域)和在阀腔内流动的液压油(流体区域)两部分;当热变形研究对象扩展到阀套和阀芯时，固体区域将包括阀套和阀芯两部分，流体区域不变。图3.IV型节流阀阀芯 ------------------------一一 ...勺勺厂一料少汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗件件件件件件，，，一沛井二二下下一_.一伴扮摧若苦哭华万浑浑竹竹竹竹竹宁了几介了，尸尸尸，甲，甲，，.护护护护护护护、、、、、 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ lllllllllllllllllllllllllllllll卜卜。八分分忽忽端轰轰鬓鬓蔽压油毒入口液压油流出口图3.2流出工况节流阀计算区域3.2.2V型节流槽槽口结构分析本文所研究的V型节流槽口属于三角形过流面，这种过流面槽口是一种渐扩形槽口，其底边采用标准刀具加工为圆弧的楔形。如图3.3所示

几何结构图,槽口,节流阀,几何结构

图3.3表3.1V型节流阀槽口几何结构V型节流阀槽口特征参数类类型型L(rnnn)))H(mnl)))0(O)))VVV10005551.0009OOOVVV15555551.5559OOOVVV20005552.0009OOO开启后，高压液压油流从进油腔流入阀腔，通过一流槽底面流入回油腔。如图3.4所示，本文在VAl，AZ和A3。在液压油流经V形节流槽口过别发生在流入节流槽时的过流面Al(流入工况)节流边处的过流面AZ。其中过流面AZ始终为最

【参考文献】