纯水液压节流阀及阀口气蚀分离研究

发布时间：2020-07-18 02:48

【摘要】：由于水介质的低粘度、高气化压力和腐蚀性,使得研制纯水液压节流阀面临着解决腐蚀、气蚀破坏以及高压下密封困难等诸多技术难题。因此需要充分考虑水介质特殊的理化性能,从材料、密封形式选择、新型结构设计、加工制造等方面入手,才能研制出性能优良的纯水液压控制阀。气蚀一直是液压阀中经常发生的一个严重问题,随着液压系统向高速、高压及微型化发展,特别是纯水液压方向的迅速发展,气蚀问题显得更为突出。本文研制了两种不同结构的纯水液压节流阀,针对纯水液压阀中的气蚀及其噪声问题,设计和搭建了纯水液压阀气蚀试验系统对不同结构阀口抗气蚀性能进行了研究。论文的主要内容如下: 第一章为绪论。论述了纯水液压的技术现状和研究纯水液压元件面临的关键技术问题,重点分析了关键技术问题之一——气蚀问题的国内外研究现状,提出了减小纯水液压元件气蚀破坏的方法和研究纯水液压阀口气蚀现象的意义。在此基础上,提出了本论文的主要研究内容。第二章为纯水液压节流阀的研制。从纯水液压节流阀的结构、材料以及密封型式选择等方面进行了研究,解决了纯水液压控制阀中腐蚀、气蚀破坏以及高压下密封等问题,研制了两种DN16纯水液压节流阀。协助设计和搭建了纯水液压控制阀性能试验系统,并在该系统上对所研制的纯水液压节流阀进行了实验研究。实验结果表明所研制的纯水液压节流阀动静态特性良好,满足实用要求。第三章为纯水液压阀气蚀试验系统的设计和搭建。介绍了纯水液压阀气蚀试验系统的设计思想、气蚀实验装置的设计要求以及实验信号检测与分析,完成了试验系统数据采集硬件的设计和软件的编写。第四章针对阀口结构对气穴的影响,研究不同结构节流阀口的抗气蚀性能。从流场控制的角度,采用CFD技术对不同结构阀口附近的流场流态进行了仿真,分析了各种边界条件因素对气穴的影响。实验研究不同结构节流阀口的压差—流量特性、阀口临界气穴系数大小,比较分析了不同阀口的抗气蚀性能。实验结果与仿真结果比较吻合。实验结果表明在相同实验条件下,采用分离原则设计的纯水节流阀口较常用的锥形节流阀口刚度大,临界气穴系数小,抗气蚀破坏能力强。最后对全文做了总结,对今后该课题的进一步开展作了一些展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH137.52
【图文】：

照片,纯水液压泵,浙江大学

阀、纯水压力控制阀和纯水流量控制阀以及柱塞泵，特点是控制压力高(额定压力为14MPa)，流量大(可达15OL/min)，不同排量大小的纯水柱塞泵;而且规格多包括6通径、10通径和16通径等11’难01。图1.5和1.6分别为浙江大学研制的纯水液压控制阀和纯水液压柱塞泵的实物照片。图】.4浙江大学研制的纯水液压阀图1.5浙江大学研制的纯水液压泵1..22纯水液压元件面临的关键问愚，’，3351水介质固有的粘度低、润滑性差、导电性强、汽化压力高等理化特性，给纯水液压控制元件的研究与开发带来了很多技术难题。1.气蚀与气蚀磨损由于水介质的汽化压力高，节流口处的流速也很高，所以在纯水液压阀中很容易产生气蚀。气蚀对材料表面的破坏作用主要是气泡崩溃后产生的压力波对零件表面产生很强的冲击作用，由于水的密度大，可压缩性小，同矿物油相比，水在气泡破裂时产生的压力冲击更大，破坏力更强，这种冲击压力最高时甚至可以超过lopal351。气蚀的破坏速度不仅与材料的机械性能关系密切，而且材料的疲劳强度、阀芯的形状、阀口开度、出口背压等对气蚀都有影响。表1.1是不同阀芯在不同开

纯水液压元件,噪声问题,气穴,液压元件

尽可能避免液流速度及方向的突变，且在系统合适的位置设置吸能元件(如蓄能器等)，以有效吸收压力冲击能。研制纯水液压元件面临的关键技术问题总结为图1.6所示:图1.6纯水液压元件关键技术问题13液压元件气穴及其噪声问题.~，随着人们对环保日益关注的今天，液压传动对环境的噪声污染问题也成为制约液压技术发展的“瓶颈”，特别是液压技术向高速、高压和大功率方向的发展，液压系统的噪声也日趋严重。在通常液压系统中，液压阀的噪声仅次于液压泵。为设计低振动噪声、低成本的纯水液压元件，推动纯水液压技术的广泛应用，对纯水液压阀的气穴及其噪声进行研究是十分必要的。噪声是一种是使人听起来不舒服和令人烦躁不安的声音，直接危机到人的情绪、健康和周围环境。噪声分为流体噪声、机械噪声和电磁噪声。其中液压元件的噪声主要是流体噪声和机械噪声。机械噪声是由于固体振动而产生的:流体噪声是由于流体质点振动而产生的，当流体中有了涡流或发生了压力突变等情况，就会引起流体的扰动

结构图,纯水液压,节流阀

第二章纯水液压节流阀的设计与实验研究设计中，采用了特殊设计的阀口截面几何形理的耐蚀不锈材料组合，能够较好地防腐蚀、真计算优化设计了阀口回油腔的面积大小，使腔时产生的流体噪声。2.2给出了16纯水液压节流阀结构图和外形示。

【引证文献】