旋轉閥口試驗臺的研發(fā)及旋轉閥口的仿真研究.pdf

1、純水液壓技術以其綠色環(huán)保、安全、高效、成本低廉以及本身固有的清潔性和阻燃性等優(yōu)點，在工程機械、海洋開發(fā)、新能源利用等諸多領域具有非常廣闊的應用前景，能夠滿足于現(xiàn)代社會對于工程提出的環(huán)境保護和安全要求。水液壓控制閥是水液壓傳動技術相當重要的組成部分，水液壓傳動技術的大范圍推廣應用必須以研制出高性能水液壓控制閥為前提。本文以設計出一臺完善的旋轉閥口試驗臺為最終目標，根據(jù)項目和課題的具體要求，設計了該試驗臺并且完善了水液壓控制閥理論和設計方法

2、。主要的工作和成果如下:
　　根據(jù)旋轉閥口實驗臺對水液壓動力源的性能要求，本文參照已有油壓動力系統(tǒng)的設計原則和方法，在充分考慮到以純水為液壓介質的特殊要求，對水液壓動力源完成了尺寸設計，機構組裝，并對其驅動系統(tǒng)進行了配置和選擇，該液壓動力源將會為其他后續(xù)實驗設備提供高壓水源。具體工作如下:
　　(1)根據(jù)液壓傳動介質（水）的理化特性，分析總結出水液壓下的系統(tǒng)設計需要和油液壓下系統(tǒng)應該具有的差別，從而為后續(xù)設計計算打下基礎，并

3、且從總體上獲得了對轉閥試驗臺系統(tǒng)設計的認識。
　　(2)根據(jù)國家自然科學基金項目《面向仿生機器人的水壓電液驅動技術研究》（項目批準號:51275495）的要求，參照已有的油壓下的液壓元器件試驗系統(tǒng)以及國內外已有的研究成果，進行了動力學和運動學的計算，進而判斷出系統(tǒng)核心部件的設計尺寸和性能參數(shù)。
　　(3)參照初步確定的實驗方案，根據(jù)實際需求，運用PROE建立了轉閥試驗系統(tǒng)核心組件部分的三維模型，參與設計組裝試驗所需的液壓動力

4、源泵站以及前期的三維模型繪制和參數(shù)確定。
　　(4)對于轉閥試驗臺的核心部件，試驗轉閥部分，通過計算出的設計尺寸數(shù)據(jù)和項目上已有的數(shù)據(jù)，通過三維繪圖軟件PROE建立了一系列不同的閥口開度的流場物理模型，包括2.5°、5°、7.5°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°、22.5°等。
　　(5)運用Fluent的前置處理軟件Gambit進行網(wǎng)格劃分，然后運用Fluent進行流場的流體分析，設置了一個系列的入口壓力，

5、包括1MPa、2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa、12 MPa、14MPa等，出口壓力為0 MPa。通過對72種工況的計算，運用后期處理軟件POST得到了一系列的入口速度云圖、出口速度云圖、入口壓力場云圖、出口壓力場云圖、入口速度矢量圖、出口速度矢量圖、射流角折線圖、流場整體速度圖以及流場整體受力圖等。
　　通過完成上述工作，對結果進行分析，得出入口射流角度最大值為23°左右，此時的閥口開度大約為7.5°

6、左右。對于出口的射流角，發(fā)現(xiàn)當轉閥閥口開度很小的時候，射流角隨著閥口開度的增大而減小，但是當轉閥閥口開度達到一定數(shù)值后，出口的流體呈現(xiàn)一定角度的噴射狀，這個角度近似接近于流場在閥套上的開度。在流量分析圖上可以看出，在同一個角度下，隨著入口壓力的增加，出口和入口的質量流率大約呈現(xiàn)現(xiàn)行增長，在同一個壓力，不同的閥口開度的情況下，通過進出口的流體的質量流率也大約呈現(xiàn)出線性關系。最大的流量是在閥口開度為22.5°，入口壓力為14MPa時候，質量