关于电液伺服阀零位特性的多参数影响分析.pdf
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1、第期(总第 期)年 月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o D e c 文章编号:()关于电液伺服阀零位特性的多参数影响分析龙勇云,闫立东,潘旭东,王广林(珠海城市职业技术学院 机电工程学院,广东珠海 ;哈尔滨工业大学 机电工程学院,黑龙江哈尔滨 )摘要:基于F l u e n t软件分析了阀芯棱边圆角、阀芯阀套径向间隙、阀芯阀套实际搭接量三个因素对电液伺服阀零位附近的空载流量特性的影响.通过选取单一因素逐个分析其对流量特性的影响,同时选取多个因素组合分析对流量特性的影响.结果表明:在电液伺服
2、阀零位附近,阀芯棱边圆角和阀芯阀套实际搭接量比阀芯阀套径向间隙对空载流量特性的影响要大.关键词:电液伺服阀;零位特性;多参数中图分类号:TH 文献标识码:A珠海城市职业技术学院 年度校级科研课题(KY Y Z)收稿日期:;修订日期:作者简介:龙勇云(),男,侗族,湖南武冈人,讲师,硕士,研究方向:数控机床电气装调、新能源汽车技术.引言电液伺服阀是电液伺服控制系统的关键元件,具有控制精度高、响应速度快等一系列优点,被广泛应用于各种军事装备中.对于理想滑阀部分来说,由于制造工艺的影响,是没有实际搭接量、径向间隙和棱边圆角的.但由于加工工艺、热膨胀等一系列原因,使得实际滑阀存在实际搭接量、径向间隙和
3、棱边圆角等,这些因素的存在会影响滑阀的零位特性.兰州理工大学的张硕文、冀宏等,通过仿真方法系统研究了射流盘内油液的冲击腐蚀和偏转板V型槽内的变形对整阀性能的影响.长春工业大学的董娜娜等系统研究了偏转板内V型槽的偏转对两接收孔内压力和流量特性的影响,对射流盘式前置级的调试有一定参考价值.北京交通大学的康硕等同样分析了前置级流场,首次提出了附壁射流思想,并以此为基础建立了流场模型,推导出了这种理论的表达式.华中科技大学的周元春等应用F l u e n t软件仿真研究了大流量滑阀的压力流量曲线,分析了曲线与阀芯位移的关系,讨论了油液通过阀口时的能量损失,得出了能量损失主要由两部分组成的结论.解放军理
4、工大学的张胜等利用动网格手段,建立了阀芯和阀套的运动模型,并对其进行了动网格的划分,在流固耦合的基础上,对液动力等阀芯作用力的影响下阀芯的移动进行了分析.哈尔滨工业大学的周骞利用仿真方法对前置级射流盘两接收孔的压力和流量进行了仿真研究,给出了在不同油源压力情况下接收孔的压力和流量,并分析了射流盘内的流场特性.本文应用F l u e n t软件对滑阀小开口区域进行了仿真研究,主要研究各影响参数的改变对电液伺服阀空载流量特性的影响.建立电液伺服阀阀芯阀套三维模型及划分网格首先使用S o l i d W o r k s软件对电液伺服阀进行三维建模,电液伺服阀阀套三维模型如图所示,阀芯直径为 mm,阀
5、杆直径为 mm,阀芯全长为 mm,阀芯三维模型如图所示.采用F l u e n t软件自带的网格处理器来划分网格,考虑到滑阀整体尺寸较大而节流口处体积较小,整体与节流口处体积相差悬殊,按统一标准划分工作量太大,所以采用分块划分的方式.先对整体滑阀进行网格划分,然后再对体积较小的节流口处进行局部加密,加密处设置网格尺寸为m,并进行网格检验,检验网格尺寸是否存在负值,以验证模型的正确性.图电液伺服阀阀套三维模型图电液伺服阀阀芯三维模型电液伺服阀空载流量特性仿真分析根据试验可以得知:阀芯位移在 m内存在特性不一致的情况,因此仿真重点针对阀芯位移小于 m内的区域;考虑对电液伺服阀空载流量特性影响比较大
6、的三个因素为阀芯圆角、阀芯阀套径向间隙和阀芯阀套实际搭接量,随后设置阀芯圆角、径向间隙和实际搭接量的值.进行电液伺服阀空载流量特性仿真时,如果只考虑阀芯圆角、径向间隙和实际搭接量单一因素影响时,每一个因素的尺寸分别取m、m、m、m来进行仿真分析;如果考虑阀芯圆角、径向间隙和实际搭接量两个及两个以上因素的共同作用时,就取m、m、m的不同组合.阀芯位移xv分别取m、m、m、m、m、m、m、m、m、m、m、m时,参数的不同搭配和阀芯位移的不同会产生不同的组合,最后生成不同的曲线.电液伺服阀的工作介质使用的是 号航空液压油,仿真分析时边界条件入口压力设为MP a,出口压力设为MP a.仅存在棱边圆角此
7、为分析单一因素阀芯棱边圆角,因此取阀芯阀套径向间隙和阀芯阀套搭接量为m,分别取阀芯棱边圆角r为m、m、m三种不同的情况进行分析,得到的流量曲线如图所示.从图中可知:阀芯位移在 m内,棱边圆角r对空载流量特性曲线影响较大;在m内更加明显,存在圆角时流量要高于理想曲线,r越大,相差越明显.仅存在径向间隙此为分析单一因素阀芯阀套径向间隙,因此取阀芯圆角和阀芯阀套搭接量为m,只取径向间隙分别为m、m、m三种不同的情况进行分析,得到的流量曲线如图所示.从图中可以看出:仅存在阀芯阀套径向间隙时,无论间隙的数值为多少,其空载流量特性曲线在阀芯位移为 m范围内与理想情况基本一致;m以外的范围逐渐平行,最后流量
8、差值为一固定值,这是由于径向间隙使得过流面积始终大于理想情况导致的.仅存在实际搭接量此为分析单一因素阀芯阀套实际搭接量,因此取阀芯圆角和阀芯阀套径向间隙为m,取阀芯阀套搭接量x分别为m、m、m三种不同的情况进行分析,如图所示.从图中可以看出:当只存在阀芯阀套实际搭接量时,空载流量特性曲线实际上就是在理想空载流量特性曲线的基础上进行左右平移,一般情况下滑阀会留有正搭接量,所以曲线会向右平移,搭接量的数值为多少,曲线就平移多少.图不同阀芯棱边圆角r的流量图不同阀芯阀套径向间隙的流量图不同阀芯阀套搭接量x的流量特性仿真结果特性仿真结果特性仿真结果 存在棱边圆角、径向间隙和实际搭接量此为分析三种因素对
9、流量特性的共同作用,因此分别取棱边圆角、阀芯阀套径向间隙、阀芯阀套实际搭接量为m、m,的次方等于,即为种不同的组合.因此,对种不同的组合进行流量特性仿真分析,得到的流量曲线如图所示.从图中可以看出:在阀芯位移 m之后,曲线根据阀芯阀套实际搭接量的大小平行于理想曲线,阀芯圆角与阀芯阀套间隙之和越大,则流量越大;m之前特征不明显,但仍然可以看出一些规律,即当阀芯圆角与阀芯阀套实际搭接量的值相同时,曲线线性度较好,若阀芯圆角大,流量会突然下降一些,反之会突然升高一些.阀芯阀套径向间隙仍然起到提高流量的作用,总体来看,流量受阀芯阀套实际搭接量影响较大,多数情况下都是小于理想情况.图不同阀芯圆角、阀芯阀
10、套间隙和搭接量组合的流量特性仿真结果小结本文首先建立了阀芯阀套模型并进行网格的划分及阀芯圆角处网格局部加密,完成了仿真分析时条件假设和边界条件的设定.随后分析了单一因素(仅存在阀芯棱边圆角r、仅存在阀芯阀套径向间隙、仅存在阀芯阀套实际搭接量x)对流量特性的影响,也在存在棱边圆角r、径向间隙和搭接量x多因素下对空载流量特性曲线进行了分析.根据仿真数据,获得了各影响参数对电液伺服阀流量特性曲线中特征量的影响大小,也为后续模型优化及压力特性曲线和内泄漏特性曲线仿真分析打下基础.参考文献:张硕文射流偏转板伺服阀阀口冲蚀及阀特性变化的仿真研究D兰州:兰州理工大学,:冀宏,张硕文,刘新强,等射流偏转板劈尖
11、形变对其零位特性的影响J兰州理工大学学报,():董娜娜,孙浩乾,张晋 V型槽位置对偏导射流式伺服阀前置级液流特性的影响J液压与气动,():康硕,延皓,李长春,等偏转射流式伺服阀前置级流场建模及特性分析J哈尔滨工程大学学报,():周元春,杨曙东,罗博,等基于F l u e n t的大通径滑阀压力流量特性研究J机床与液压,():张胜,王强,何晓辉,等基于流体固体耦合的液压滑阀开启过程仿真分析与优化J兵工学报,():周骞偏导式射流阀性能关键影响参数及气穴效应研究D哈尔滨:哈尔滨工业大学,:(英文摘要转第 页)年第期龙勇云,等:关于电液伺服阀零位特性的多参数影响分析,t ,A m,v m/s,pP a
12、,p P a,计算可得水冷板流道内的总换热量为 J,总压力损失为 P a,均在可接受的范围内,达到了预期的工作性能要求.图流道内流体的温度和速度分布云图结论本文针对新能源工程车辆的水冷板,利用C F D仿真技术在特定工况下进行性能研究,采用数值分析法对水冷板在特定工况下的散热性能进行计算评价,最终得到以下结论:()水冷板流道内最大流速为 m/s,最低流速为 m/s,平均流速为 m/s.对比高流速区域和低流速区域,其换热效率相差较大.()水冷板进、出口处形成了较为明显的涡流,且在经过换热柱后流体在流道内部分配不均造成板内各流道流速差异较大,影响水冷板的整体换热性能.()利用C F D仿真结果进行
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