无压力超调溢流阀设计与特性研究

发布时间：2017-03-27 23:10

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【摘要】：溢流阀是液压系统中非常重要的元件,几乎应用于每一个液压系统中,其主要作用是通过溢流来限定液压系统的压力为一恒定值或者防止液压系统过载。溢流阀的工作特性对液压系统或回路有重大的影响,因此对其进行研究有重要的意义。 本文详细地阐述了溢流阀的发展历程、国内外研究现状及目前研究存在的关键问题。介绍了美国SUN Hydraulics公司生产的RPET型号的溢流阀,描述了该溢流阀的构成及其实现动态无压力超调的工作原理,并以该型溢流阀为对象进行本文无压力超调溢流阀的研究。 论文主要包括5个方面的内容：(1)根据课题的要求,无压力超调溢流阀的额定流量为50L/min,额定压力为16MPa,按此要求,对溢流阀进行设计计算,初步确定各主要结构尺寸；(2)在AMESim中建立溢流阀的动态仿真模型,分析溢流阀各结构参数如阻尼孔直径、各敏感腔体积、弹簧刚度、阀座孔直径等对其动态性能的影响,并优化结构尺寸；(3)对溢流阀进行理论分析,建立其静态数学方程,并在某一稳定点进行线性化,分析对溢流阀静态性能有较大影响的因素,然后在AMESim中仿真溢流阀在不同流量下的稳定压力,得出相关参数对溢流阀压力—流量特性的影响,并计算其开启比；(4)针对RPET型溢流阀存在调压偏差大,开启比小的缺点,分析其产生的原因主要是溢流阀阻尼孔布局结构和主阀芯的稳态液动力,从这两点出发对溢流阀进行结构方面的改进。对于阻尼孔结构,改进RPET型溢流阀的两阻尼孔布局结构为三阻尼孔布局结构,并由理论计算分析和AMESim仿真得出,相比于两阻尼孔结构,三阻尼孔结构不仅具有良好的动态性能,能实现无压力超调,而且其调压偏差小、开启比大；对于主阀芯稳态液动力,通过在主阀芯上增加突缘结构来实现稳态液动力补偿,并通过理论分析和CFD仿真进行证明；(5)分析得出影响溢流阀升压时间的参数,并采用正交试验法,利用AMESim软件进行仿真优化。
【关键词】：溢流阀 压力超调 压力反馈 阻尼 液动力
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 溢流阀研究的关键问题12-13
• 1.3 溢流阀的国内外研究现状13-17
• 1.3.1 溢流阀的国外研究现状13-15
• 1.3.2 溢流阀的国内研究现状15-17
• 1.4 课题的研究意义及主要研究内容17-19
• 1.4.1 课题的研究意义17
• 1.4.2 主要研究内容17-19
• 第2章 无压力超调溢流阀初步结构设计19-30
• 2.1 设计要求19
• 2.2 无压力超调溢流阀结构及工作原理19-21
• 2.3 主要结构尺寸的初步计算21-28
• 2.4 溢流阀的静态性能估计28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 无压力超调溢流阀的特性研究30-54
• 3.1 仿真软件介绍30
• 3.2 溢流阀阀芯受力力分析30-33
• 3.2.1 液压力30-31
• 3.2.2 稳态液动力31-32
• 3.2.3 瞬态液动力32
• 3.2.4 阀芯液压侧向力32-33
• 3.3 AMESim建模及参数设置33-36
• 3.3.1 仿真模型建立33-34
• 3.3.2 参数设置34-36
• 3.4 溢流阀动态特性仿真36-44
• 3.4.1 阻尼孔直径的影响36-39
• 3.4.2 阀腔容积大小的影响39-41
• 3.4.3 弹簧刚度的影响41-42
• 3.4.4 阀座孔直径大小的影响42-43
• 3.4.5 阀芯锥角的影响43-44
• 3.5 溢流阀静态特性仿真44-51
• 3.5.1 静态特性理论分析45-49
• 3.5.2 静态特性仿真49-51
• 3.6 仿真与试验结果比较51-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第4章 结构改进与优化54-72
• 4.1 阻尼孔布局结构改进54-61
• 4.1.1 阻尼孔布局对静态性能的影响54-55
• 4.1.2 阻尼孔布局结构的改进55-56
• 4.1.3 改进结构溢流阀的动静态性能分析56-61
• 4.2 锥阀稳态液动力补偿研究61-68
• 4.2.1 稳态液动力对静态性能的影响61-62
• 4.2.2 液动力补偿原理62-63
• 4.2.3 补偿结构的CFD仿真63-68
• 4.3 压力上升时间优化68-71
• 4.3.1 影响压力上升时间的因素68
• 4.3.2 仿真优化68-71
• 4.4 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王幼民;溢流阀动态刚度最优控制[J];安徽工程科技学院学报;2002年01期

2 殷庆文;大岛茂;市川常雄;;关于锥阀流体力补偿的研究——突缘结构对流体力补偿效果[J];沈阳工业学院学报;1988年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 谌铎文;π桥电液比例溢流阀特性研究[D];湖南科技大学;2007年

2 黄雪峰;直动式水压溢流阀压力特性研究[D];西南交通大学;2009年

3 刘杰;插装溢流阀动静态性能分析及结构优化[D];天津理工大学;2012年

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本文编号：271284