液壓泵閥空蝕特性的研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，包括傳動(dòng)、控制和檢測在內(nèi)的液壓技術(shù)已經(jīng)成為一門基礎(chǔ)技術(shù)，它對現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)的進(jìn)步有著重要的影響。近年來，液壓技術(shù)將微電子技術(shù)和大功率控制對象緊密連接起來，成為現(xiàn)代控制工程中重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)和手段。 當(dāng)前，液壓技術(shù)主要的發(fā)展方向?yàn)楦邏?、高速、大功率、低噪聲、高可靠性，高集成化，并取得了重大的發(fā)展。但是，在高壓和高速液壓系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象。由于空化現(xiàn)象不可避免地產(chǎn)生氣泡，如果對氣泡潰滅的位置控制不

2、當(dāng)，氣泡就會(huì)在固體壁面附近聚集，甚至潰滅，進(jìn)而造成液壓元件的空蝕破壞，同時(shí)伴有強(qiáng)烈的空蝕噪聲。由于空化與空蝕問題對液壓系統(tǒng)危害的嚴(yán)重性和復(fù)雜性，實(shí)際工程中需要在現(xiàn)有的條件下運(yùn)用簡單的技術(shù)和方法，準(zhǔn)確、快速地判斷元件的空蝕和噪聲特性。 針對上述問題，本論文采用的研究方法是，利用流場CFD數(shù)值計(jì)算、噪聲試驗(yàn)、流動(dòng)可視化，和空蝕噪聲理論分析相結(jié)合的手段，對高壓、大功率系統(tǒng)中的主要元件——高壓軸向柱塞泵和液壓控制閥節(jié)流部位的空蝕特性進(jìn)行

3、深入系統(tǒng)的研究。對柱塞泵設(shè)計(jì)過程中的空蝕特性，提出一種通過分析減壓槽出口處的射流方向來評價(jià)高壓軸向柱塞空蝕特性的方法；另外，對液壓控制閥設(shè)計(jì)過程中的噪聲特性，提出一種基于沿流動(dòng)方向，分布閥座上的壓力和速度方向的空蝕噪聲特性評價(jià)方法。 論文主要內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面： 1)從空化與空蝕理論出發(fā)，分析了高壓系統(tǒng)中液壓元件空蝕破壞的機(jī)理。從聲源和聲音傳播角度出發(fā)，提出了如果空化泡的潰滅中心點(diǎn)離固體壁面遠(yuǎn)時(shí)，振動(dòng)就會(huì)被液體衰減，噪

4、聲就小；反之，潰滅中點(diǎn)離固體壁面近或在壁面上時(shí)，振動(dòng)不但不會(huì)被衰減，還很容易通過固體傳到空氣中，噪聲就會(huì)很大。由此得出結(jié)論：不管從控制液壓元件的空蝕還是控制噪聲方面考慮，都應(yīng)該通過改變元件結(jié)構(gòu)，使空泡潰滅中心點(diǎn)遠(yuǎn)離元件的固體壁面。 2)通過對論文中所用CFD技術(shù)知識(shí)的介紹，為解析建模提供了理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，考慮液壓油的可壓縮性，利用移動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)建立了軸向柱塞泵配流過程的三維瞬態(tài)計(jì)算模型；建立了兩種結(jié)構(gòu)系列液壓錐閥的二維穩(wěn)態(tài)模

5、型，以及兩種結(jié)構(gòu)非全周開口液壓滑閥的二維穩(wěn)態(tài)模型。 3)通過對高壓軸向柱塞泵配流過程進(jìn)行CFD數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究，結(jié)合射流和空泡潰滅理論，分析了高壓軸向柱塞泵泵腔內(nèi)產(chǎn)生空蝕的原因。最后，提出了一個(gè)通過分析節(jié)流槽出口處的射流方向來評價(jià)高壓軸向柱塞空蝕特性的空蝕評價(jià)方法，即將節(jié)流槽出口的射流角范圍30°～60°作為評價(jià)高壓軸向柱塞泵空蝕特性的標(biāo)準(zhǔn)。 4)對液壓控制閥的節(jié)流特性進(jìn)行了CFD數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究。結(jié)合噪聲傳播理論和