U型節(jié)流槽式液壓滑閥熱特性的研究.pdf

1、液壓閥作為液壓元件的基礎(chǔ)元件之一，被廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，液壓閥各項(xiàng)性能的要求也在不斷提高。液壓閥控制著系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，其性能的優(yōu)劣直接影響著整個(gè)液壓系統(tǒng)的整體性能和質(zhì)量，對液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、液壓設(shè)備的控制精度及可靠性有著舉足輕重的作用。然而，隨著液壓技術(shù)的全面發(fā)展，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問題也越來越多，尤其是油液溫度的變化導(dǎo)致液壓閥卡緊從而影響液壓系統(tǒng)工作的問題也越來越受到重視。
　　液壓閥在中、高

2、壓系統(tǒng)的使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)閥芯卡緊現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。其主要原因是液壓油流過節(jié)流滑閥閥口時(shí)，粘性節(jié)流作用使得油液溫度升高，節(jié)流閥發(fā)生熱膨脹變形，減小配合間隙。液壓閥的卡閥現(xiàn)象，對整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響，輕者會(huì)造成閥芯膨脹變形，液壓滑閥閥芯閥套之間的配合間隙減小，增加液壓相對運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，運(yùn)動(dòng)變得緩慢;重者會(huì)造成閥芯完全卡死，使系統(tǒng)不能正常工作，嚴(yán)重威脅著液壓系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。液壓滑閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理

3、將嚴(yán)重降低其使用壽命，而閥內(nèi)節(jié)流槽口處的溫度變化引起的熱膨脹變形會(huì)影響閥芯、閥套的配合間隙。因此，研究液壓滑閥在中高壓系統(tǒng)中的熱特性以及對液壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)對保證液壓系統(tǒng)的可靠性是十分必要和有意義的。
　　論文以典型的U型節(jié)流槽式液壓滑閥為研究對象，針對其在油液流過節(jié)流閥口時(shí)產(chǎn)生的節(jié)流溫升，采用了理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，深入研究液壓節(jié)流閥典型節(jié)流槽口因節(jié)流溫升而受到變形的情況，以期在解決卡閥問題的同時(shí)，可以為節(jié)流閥

4、的初期設(shè)計(jì)階段，提供比較有理論意義和實(shí)用價(jià)值的研究方法。
　　本課題主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)U型節(jié)流槽口式液壓滑閥節(jié)流溫升理論模型的建立:根據(jù)流體力學(xué)、熱力學(xué)及材料學(xué)基本定律，并考慮液壓油粘度、壓力、溫度三者的關(guān)系，建立液壓滑閥粘性節(jié)流溫升熱特性研究的理論模型，該模型更準(zhǔn)確地反應(yīng)了粘性節(jié)流溫升現(xiàn)象。
　　(2)液壓滑閥油液流場仿真分析:考慮環(huán)形流的影響，利用CFX建立液壓滑閥三維仿真模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將模型導(dǎo)入

5、FLUENT軟件中進(jìn)行流場仿真，研究不同節(jié)流槽口結(jié)構(gòu)滑閥油液的流量值，以及在不同閥芯開口度和不同壓差下的壓力分布、速度分布和油液溫度分布情況，并對結(jié)果進(jìn)行分析，為進(jìn)一步研究滑閥熱特性奠定基礎(chǔ)。
　　(3)液壓滑閥溫度特性研究:建立U型節(jié)流槽式液壓滑閥三維穩(wěn)態(tài)熱分析模型，將油液溫度導(dǎo)入該模型中，對液壓滑閥進(jìn)行相應(yīng)的熱傳導(dǎo)計(jì)算，得出液壓滑閥閥芯和閥體溫度場隨節(jié)流槽口結(jié)構(gòu)、閥芯開口度和進(jìn)出口壓差的變化情況。
　　(4)液壓滑閥熱變

6、形研究:建立U型節(jié)流槽式液壓滑閥的結(jié)構(gòu)分析模型，并將熱分析計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入該模型中，對閥芯進(jìn)行熱變形研究，分析滑閥的熱變形量與流量、進(jìn)出口壓差、閥芯開口度和節(jié)流槽口結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　(5)液壓滑閥形體參數(shù)與材料對熱特性的影響分析:基于熱膨脹理論分析，研究液壓滑閥在不同的閥芯直徑和閥芯結(jié)構(gòu)下節(jié)流溫升熱變形的情況，并采用不同流體粘度和固體材料對液壓閥溫度和變形進(jìn)行研究，為液壓節(jié)流閥的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和選材提供理論參考。
　　(6)液壓滑閥