節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)液動力計算的研究.pdf

1、節(jié)流槽滑閥是液壓閥的基本結(jié)構(gòu)形式之一，其閥口是在閥心凸肩上均布若干不同形狀的節(jié)流槽，用于獲得不同的流量控制特性。節(jié)流槽滑閥及廣泛用作工程機械液壓主控制閥、液壓比例閥及伺服閥的主閥。通過合理配置節(jié)流槽，可以獲得豐富的多級閥口面積曲線，實施對流量的多級節(jié)流控制，滿足不同工況下液壓執(zhí)行機構(gòu)對運動速度的要求，使得液壓執(zhí)行機構(gòu)起動或停止時刻平穩(wěn)，工作區(qū)段能夠根據(jù)工況需要分級或比例控制液壓執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。節(jié)流槽滑閥閥口流量特性及穩(wěn)態(tài)液動力的精確

2、計算，是高品質(zhì)液壓控制閥設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 本文針對節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)液動力的計算，采用試驗分析、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法進行了深入的研究。提出用節(jié)流面串聯(lián)和最小過流面分別計算等截面和漸擴形節(jié)流槽閥口面積的確定原則，提出用節(jié)流槽內(nèi)節(jié)流面的串并聯(lián)效應(yīng)計算組合節(jié)流槽閥口面積的確定原則，推導(dǎo)了典型節(jié)流槽閥口面積的計算公式并編制了其計算程序；發(fā)現(xiàn)矩形節(jié)流槽閥口流量系數(shù)在小閥口開度時接近于1，隨閥口開度增大而迅速減小，中間閥

3、口開度時可近似為常數(shù)，接近全周開口時又迅速增大，且隨其截面深寬比增大而增大，并隨截面水力直徑增大而有所增大，流出方向流量系數(shù)大于流入約0.05～0.1；發(fā)現(xiàn)V形節(jié)流槽閥口流量系數(shù)與閥口開度呈衰減型指數(shù)函數(shù)關(guān)系，隨V形槽坡度角增大而減小，流出方向流量系數(shù)大于流入方向約0.1～0.3；提出完整表征節(jié)流槽流量控制特性的參數(shù)“閥口流量面積Aq”的新概念；建立了矩形節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的數(shù)字化計算模型及程序。本論文研究內(nèi)容及結(jié)論對液壓控制閥閥口流

4、量特性及計算理論進行了補充，對節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的計算提供了新的方法，對于節(jié)流槽滑閥的數(shù)字化設(shè)計和精確性能預(yù)測具有重要的學(xué)術(shù)和實用價值。 論文的主要內(nèi)容如下： 第一章，闡述了本課題研究的背景和意義；概述了液壓閥閥口流量及液動力特性的研究現(xiàn)狀和存在的問題；概述了流場仿真在液壓技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對本課題研究的應(yīng)用價值；概括了本論文的主要研究內(nèi)容。 第二章，針對液壓滑閥等截面和漸擴形兩種典型節(jié)流槽，基于節(jié)流槽結(jié)構(gòu)及

5、其內(nèi)流場特征，提出了用節(jié)流面串聯(lián)和最小過流面分別計算等截面和漸擴形節(jié)流槽閥口面積的確定原則，推導(dǎo)出了典型節(jié)流槽閥口面積計算公式。在此基礎(chǔ)上運用節(jié)流槽液阻效應(yīng)分析確定了組合節(jié)流槽的閥口面積計算原則和方法，推導(dǎo)了典型組合節(jié)流槽閥口面積的計算公式。節(jié)流槽滑閥閥口面積可由其組成節(jié)流槽閥口面積疊加獲得，運用MathCAD軟件建立了節(jié)流槽形式滑閥閥口面積的通用計算程序。本章研究內(nèi)容實現(xiàn)了節(jié)流槽滑閥閥口面積的數(shù)字化計算，是節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)

6、液動力數(shù)字化計算研究的基礎(chǔ)。 第三章，基于閥口流量壓差特性試驗，對滑矩形節(jié)流槽閥口、V形節(jié)流槽閥口和二節(jié)矩形節(jié)流槽閥口的流量系數(shù)分別進行了試驗分析，在閥口面積實現(xiàn)程序化計算的基礎(chǔ)上，運用數(shù)值解析的方法獲得了上述三種典型節(jié)流槽閥口的流量系數(shù)及其變化規(guī)律，給出了工程設(shè)計應(yīng)用的取值參考。提出了完整表征組合節(jié)流槽閥口流量控制特性的參數(shù)“閥口流量面積”的新概念，并對其特性進行了分析，對分離理解及運用閥口面積和流量系數(shù)的傳統(tǒng)液壓閥流量計算理

7、論進行了發(fā)展。 第四章，對矩形節(jié)流槽滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力進行了試驗分析，獲得了矩形節(jié)流槽滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力曲線及其與閥口開度、節(jié)流槽結(jié)構(gòu)和油液流向的關(guān)系。運用流場仿真獲得節(jié)流槽閥腔壓力場和速度場的解，結(jié)合液壓流體力學(xué)動量定理，從節(jié)流槽內(nèi)部流動特性的角度對節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力特性進行了深入分析?；诨y節(jié)流槽閥腔內(nèi)的流動特征，結(jié)合試驗測量和流場仿真計算結(jié)果，對節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的數(shù)字化計算方法進行了研究，建立了矩形節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力

8、的數(shù)字化計算模型及程序，程序計算結(jié)果與試驗測量結(jié)果吻合良好。本章研究內(nèi)容及結(jié)論對于液壓滑閥液動力特性和計算理論進行了重要補充，對于節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的數(shù)字化計算和精確預(yù)測具有一定的指導(dǎo)意義。 第五章，針對裝載機流量放大液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動問題，對系統(tǒng)液壓主控制閥-流量放大閥的特性進行了數(shù)字化解析，分析了系統(tǒng)的振動原因。運用取得的研究成果及結(jié)論對流量放大閥進行新的設(shè)計，獲得了一種全新流量放大閥主閥。試車振動測試表明，全新流量放大液