动座式节流阀阀口特性仿真与试验研究

发布时间：2021-04-19 09:05

　　结合水的理化性质,建立动座式节流阀阀口计算流体力学模型,对其水力特性包括流场、压力场、气蚀、流量压差特性、液动力特性等进行研究。在此基础上,研制一种新型的动座式水液压节流阀,该阀阀座台阶面上压力相等,使阀座所受轴向静压力得以平衡,采用伞状阀座有效补偿由于水冲击振动所引起的液动力;在流体经阀座进入阀芯的喷入口处,设计阀芯中杆结构,使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上,降低了液动力对阀座的冲击和侵蚀。采用Fluent软件建立相应的仿真模型,并就输入压力、阀芯锥角和阀口尺寸对系统动态特征的影响进行仿真分析,在此基础上搭建水液压试验台对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:动座式节流阀阀口处压力迅速降低,开度越小,压降越大;二级阀口处压力变化大而低,易发生气穴现象;引流孔、合适的阀芯锥角及二级阀口结构可有效降低主阀口的工作压差及液动力,减少阀口的气蚀,能有效地提高节流阀的工作性能和使用寿命。 

【文章来源】：机床与液压. 2020,48(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

动座式水压节流阀结构原理

式中:ρqv2cosθ2即为作用在阀芯上的液动力,此力与液压力共同作用于阀芯。在普通阀芯结构下,该力很大程度上影响了阀工作的稳定性,从源动力可以分析能不能迅速建立液动力与液压力的平衡是影响阀工作稳定性的关键性问题。此研究设置的阀座二级台阶结构上的引流孔能迅速建立液动力与液压力的平衡,减小在阀座迅速开启、关闭中所引起的液动力,有效保障节流阀工作的稳定性。2 阀口仿真

对阀口流场进行仿真研究,假设流体介质不可压缩,壁面不传热且没有滑移,忽略系统其他零件动态特性的影响;不计流体的黏性阻尼和流体质量,流体介质为纯水,密度为998.2 kg/m3,黏度为1.005×10-3 Pa·s;出口压力设为大气压,入口直径为20 mm;由于水的汽化压力高、流速大、水力学直径小、雷诺数大等特殊性质,引入RNG κ-ε湍流模型(能量方程κ和耗散方程ε)和多相模型(Mixture);动座式节流阀体为中心对称结构,可将其简化为单侧平面结构,其中阀公称直径通过等效面积法简化,环形结构采用Polygon Merging(多边形合并)简化,阀出口对阀口和阀的气蚀受力影响较小,这里未做特殊处理。图3为简化仿真网格模型[16]。对动座式节流阀进行仿真分析,研究不同锥角组合的阀芯对阀口动态特征的影响、不同开度和压力对阀口的动态特征的影响,并对比分析不同情况下阀口的气蚀程度,优选出气蚀程度最小的组合。

【参考文献】：
期刊论文
[1]直动式水液压溢流阀设计与试验研究[J]. 杨友胜,卢青松,司传岭.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(04)
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[6]水压控制阀的发展现状与展望[J]. 温燕杰,王新华,刘春波.  机床与液压. 2006(11)

博士论文
[1]液压阀口空化机理及对系统的影响[D]. 杜学文.浙江大学 2008
[2]纯水液压控制阀关键技术研究[D]. 弓永军.浙江大学 2005



本文编号：3147255