節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力計(jì)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(jī)械液壓主控制閥、液壓比例閥及伺服閥的主閥。通過(guò)合理配置節(jié)流槽，可以獲得豐富的多級(jí)閥口面積曲線，實(shí)施對(duì)流量的多級(jí)節(jié)流控制，滿足不同工況下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的要求，使得液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)或停止時(shí)刻平穩(wěn)，工作區(qū)段能夠根據(jù)工況需要分級(jí)或比例控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。節(jié)流槽滑閥閥口流量特性及穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的精確

2、計(jì)算，是高品質(zhì)液壓控制閥設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 本文針對(duì)節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的計(jì)算，采用試驗(yàn)分析、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法進(jìn)行了深入的研究。提出用節(jié)流面串聯(lián)和最小過(guò)流面分別計(jì)算等截面和漸擴(kuò)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(jì)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(jì)算公式并編制了其計(jì)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(kāi)度時(shí)接近于1，隨閥口開(kāi)度增大而迅速減小，中間閥

3、口開(kāi)度時(shí)可近似為常數(shù)，接近全周開(kāi)口時(shí)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(kāi)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(dòng)力的數(shù)字化計(jì)算模型及程序。本論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論對(duì)液壓控制閥閥口流

4、量特性及計(jì)算理論進(jìn)行了補(bǔ)充，對(duì)節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的計(jì)算提供了新的方法，對(duì)于節(jié)流槽滑閥的數(shù)字化設(shè)計(jì)和精確性能預(yù)測(cè)具有重要的學(xué)術(shù)和實(shí)用價(jià)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(dòng)力特性的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題；概述了流場(chǎng)仿真在液壓技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對(duì)本課題研究的應(yīng)用價(jià)值；概括了本論文的主要研究?jī)?nèi)容。 第二章，針對(duì)液壓滑閥等截面和漸擴(kuò)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(chǎng)特征，提出了用節(jié)流面串聯(lián)和最小過(guò)流面分別計(jì)算等截面和漸擴(kuò)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(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上運(yùn)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(jì)算原則和方法，推導(dǎo)了典型組合節(jié)流槽閥口面積的計(jì)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(yùn)用MathCAD軟件建立了節(jié)流槽形式滑閥閥口面積的通用計(jì)算程序。本章研究?jī)?nèi)容實(shí)現(xiàn)了節(jié)流槽滑閥閥口面積的數(shù)字化計(jì)算，是節(jié)流槽滑閥閥口流量系數(shù)及穩(wěn)態(tài)

6、液動(dòng)力數(shù)字化計(jì)算研究的基礎(chǔ)。 第三章，基于閥口流量壓差特性試驗(yàn)，對(duì)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(jìn)行了試驗(yàn)分析，在閥口面積實(shí)現(xiàn)程序化計(jì)算的基礎(chǔ)上，運(yùn)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(jì)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(duì)其特性進(jìn)行了分析，對(duì)分離理解及運(yùn)用閥口面積和流量系數(shù)的傳統(tǒng)液壓閥流量計(jì)算理

7、論進(jìn)行了發(fā)展。 第四章，對(duì)矩形節(jié)流槽滑閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力進(jìn)行了試驗(yàn)分析，獲得了矩形節(jié)流槽滑閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力曲線及其與閥口開(kāi)度、節(jié)流槽結(jié)構(gòu)和油液流向的關(guān)系。運(yùn)用流場(chǎng)仿真獲得節(jié)流槽閥腔壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的解，結(jié)合液壓流體力學(xué)動(dòng)量定理，從節(jié)流槽內(nèi)部流動(dòng)特性的角度對(duì)節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力特性進(jìn)行了深入分析?；诨y節(jié)流槽閥腔內(nèi)的流動(dòng)特征，結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量和流場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果，對(duì)節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的數(shù)字化計(jì)算方法進(jìn)行了研究，建立了矩形節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力

8、的數(shù)字化計(jì)算模型及程序，程序計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合良好。本章研究?jī)?nèi)容及結(jié)論對(duì)于液壓滑閥液動(dòng)力特性和計(jì)算理論進(jìn)行了重要補(bǔ)充，對(duì)于節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的數(shù)字化計(jì)算和精確預(yù)測(cè)具有一定的指導(dǎo)意義。 第五章，針對(duì)裝載機(jī)流量放大液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)液壓主控制閥-流量放大閥的特性進(jìn)行了數(shù)字化解析，分析了系統(tǒng)的振動(dòng)原因。運(yùn)用取得的研究成果及結(jié)論對(duì)流量放大閥進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，獲得了一種全新流量放大閥主閥。試車振動(dòng)測(cè)試表明，全新流量放大液