節(jié)流槽滑閥閥口流量系數及穩(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構形式之一，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)行機構對運動速度的要求，使得液壓執(zhí)行機構起動或停止時刻平穩(wěn)，工作區(qū)段能夠根據工況需要分級或比例控制液壓執(zhí)行機構的運動速度。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，是高品質液壓控制閥設計的關鍵環(huán)節(jié)。 本文針對節(jié)流槽滑閥閥口流量系數及穩(wěn)態(tài)液動力的計算，采用試驗分析、數值模擬和理論分析相結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)流槽內節(jié)流面的串并聯(lián)效應計算組合節(jié)流槽閥口面積的確定原則，推導了典型節(jié)流槽閥口面積的計算公式并編制了其計算程序；發(fā)現矩形節(jié)流槽閥口流量系數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，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，流出方向流量系數大于流入約0.05～0.1；發(fā)現V形節(jié)流槽閥口流量系數與閥口開度呈衰減型指數函數關系，隨V形槽坡度角增大而減小，流出方向流量系數大于流入方向約0.1～0.3；提出完整表征節(jié)流槽流量控制特性的參數“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)液動力的數字化計算模型及程序。本論文研究內容及結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)流槽滑閥的數字化設計和精確性能預測具有重要的學術和實用價值。 論文的主要內容如下： 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狀和存在的問題；概述了流場仿真在液壓技術中的應用現狀及其對本課題研究的應用價值；概括了本論文的主要研究內容。 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)流槽結構及

5、其內流場特征，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，推導出了典型節(jié)流槽閥口面積計算公式。在此基礎上運用節(jié)流槽液阻效應分析確定了組合節(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。本章研究內容實現了節(jié)流槽滑閥閥口面積的數字化計算，是節(jié)流槽滑閥閥口流量系數及穩(wěn)態(tài)

6、液動力數字化計算研究的基礎。 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分別進行了試驗分析，在閥口面積實現程序化計算的基礎上，運用數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及其變化規(guī)律，給出了工程設計應用的取值參考。提出了完整表征組合節(jié)流槽閥口流量控制特性的參數“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)流槽結構和油液流向的關系。運用流場仿真獲得節(jié)流槽閥腔壓力場和速度場的解，結合液壓流體力學動量定理，從節(jié)流槽內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)流槽閥腔內的流動特征，結合試驗測量和流場仿真計算結果，對節(jié)流槽滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的數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、的數字化計算模型及程序，程序計算結果與試驗測量結果吻合良好。本章研究內容及結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)液動力的數字化計算和精確預測具有一定的指導意義。 第五章，針對裝載機流量放大液壓轉向系統(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論對流量放大閥進行新的設計，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