针对汽车起重机变幅油缸快速运动压损高、定位精度差问题,基于泵阀协同压力流量复合控制策略,提出了双阀芯并联结构的双阀芯比例换向阀。不同直径的控制阀芯并联于同一换向阀体内,针对变幅系统的运行工况,采用ANSYS软件对阀的特性进行数值模拟。结果表明双阀芯比例阀变幅阀芯全开时压损比现有多路阀降低0.45 MPa,最高温升减少5.9 K,变形量减少0.0097 mm,对于微小流量具有更高的控制分辨率。

利用Fluent软件对偏导射流伺服阀前置级流场进行三维数值模拟,对衔铁组件进行热流固耦合仿真模拟,根据模拟结果分析了入口油温不同时,左右接收腔压力、前置级液动力、黏性热效应以及各组件尺寸的变化情况。通过对比不同入口油温下流场的压力分布,发现温度升高会引起左右接收腔压力升高;左右接收腔压差随温度变化的曲线表明,前置级受到温度变化的作用后驱动性能有显著波动;基于仿真数据得到前置级横向液动力,表明温度升高会引起横向液动力的增大;流场温度分布表明,油液从入口到出口温度平均升高了约20.5℃;热流固耦合分析表明,反馈杆偏转板进出口面油液压差主要引起反馈杆弯曲变形,入口油液温度升高主要引起偏转板膨胀变形。

本文根据流体动量理论导出了阀芯关闭过程中液动力的关系式,在此基础上建立了二通插装阀阀芯关闭运动方程。根据作者的理论分析,在引入当量压差函数的基础上求得了阀芯关闭时间分析解,阀芯关闭时间t_c的计算值与试验结果符合得很好,从而为二通插装阀的设计提供了一种计算阀芯关闭时间的方法。作者认为控制油路阻尼孔孔径d_x的大小和主阀口流量的大小对二通插装阀关闭时间有显著影响。在小d_x区域,流量对阀芯关闭时间的影响主要取决于阀的静态“压差——阀芯位移”特性,在这些方面试验结果和作者的理论分析是完全一致的。

针对液动力影响电液换向阀响应时间、换向精度等主要性能参数的问题,以锅炉蛇形管弯管机用电液换向阀为例,推导并建立考虑径向间隙电液换向阀的液动力方程,利用AMESim建立其仿真模型,仿真分析不同径向间隙、阀套直径、系统流量等参数对阀液动力的影响。研究结果表明随着主阀径向间隙增加,液动力逐渐增加;随着主阀阀套直径的降低,主阀液动力急剧增加;随着系统流量的增加,主阀液动力急剧增加。

为研究锥型电磁换向阀的弹簧无法推动阀芯的故障现象,利用动量定理计算出阀芯的静态液动力理论值,并提出了一种阀芯优化方案。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)平台计算出阀芯优化前后的压力云图和速度矢量图,通过分析仿真结果确定了最优的阀芯几何参数。结果表明在相同工况下,优化后阀芯的射流角增加,压力损失降低。

针对空调系统中单向阀啸叫这一流致振动问题,基于简化的稳态液动力模型和瞬态液动力模型建立了锥形阀阀芯的动力学方程,并利用MATLAB进行了数值仿真.讨论了锥形单向阀的流量和其脉动频率以及阀的结构参数包括弹簧刚度、阀芯锥角和阀芯质量对阀芯趋于稳定时的开度以及趋于稳定所需时间的影响,以期为空调单向阀的设计提供动力学依据.

采用一维软件进行电磁阀参数设计,利用3D制图软件进行建模,使用三维流体软件进行功能校核及优化,设计集成式电磁阀。针对电磁阀卡滞问题,应用CFD方法计算阀芯特定工作位置下的稳态液动力和全工况瞬态液动力;对比轴向液动力、弹簧力与电磁力的平衡关系,校核径向液动力大小,排查设计缺陷,筛选关键参数,进行导向性优化设计。结果表明:增加阀芯槽深或在阀芯出口位置增加坡角设计,能够有效解决电磁阀阀芯卡滞问题。

为了解决单向电磁铁比例阀的非线性特性对系统位置控制精度和动态响应速度的问题,设计了不严格依赖于精确数学模型且具有较好控制精度的非线性补偿策略。基于系统的位置反馈偏差和偏差的变化率,提出了速度和加速度反馈的补偿思想,同时引入了前馈校正提高比例流量阀的跟踪精度。在AMESim仿真平台上验证了非线性补偿策略的有效性。结果表明:非线性补偿算法的引入,消除了比例阀存在的滞后性和不稳定性,提高了高频率下的响应速度和跟踪精度。

为找到干扰偏导射流伺服阀正常工作的因素,对偏导阀前置级射流喷嘴到偏导板V形槽之间的流场进行分析.利用动量定理,建立前置级V形槽斜面受冲击时的受力模型并确定前置级液动力随偏导板位移变化的关系式.针对偏导阀前置级液动力的测量难题,设计一套高精度的前置级液动力测试平台.基于该测试平台,采用特定的液动力测试方法,最终可达到对前置级液动力进行间接测量的目的.结果表明前置级液动力的测试值与计算值一致,即V形槽斜面受冲击时的液动力随偏导板位移的增加而逐渐增大,证明了计算方法与测试实验台的可行性.为该类伺服阀的结构设计和参数优化提供参考.

为了深入研究液压阀阀芯启闭过程中阀芯上的压强分布和液动力,采用动网格技术,数值模拟了液压球阀阀芯开启与闭合过程中的非定常流场。将阀芯作为运动实体,阀芯的运动由其所受的流体力、弹簧力及自身重力确定,随着阀芯的运动,相应流场计算区域的边界也随着发生变化,获得了球阀启闭过程中不同瞬时阀腔内的压力场。在此基础上,分析了液压阀在开启和闭合过程中阀芯所受的液动力,将稳态液动力的数值计算值与理论计算值进行比较。结果表明,该计算方法具有较好的精度。