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锥阀流动仿真分析及其结构改进

作　者: 郑宁舟
导　师: 田奇；王进
学　校: 长安大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 锥阀仿真流场改进
分类号: TH137.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

锥阀在液压控制阀中占重要地位,广泛应用于螺纹插装阀、二通插装阀以及其他传统非插装式控制阀。其阀口通流特性、阀芯受力特性、瞬态响应特性等都影响系统的控制精度和稳定性。同时,阀口节流作用产生的温升、气蚀等危害,也会影响锥阀的应用。因此,采用理论分析和仿真方法对锥阀上述特性及节流产生危害的研究有着重要的理论意义和工程应用价值。本文首先系统研究了目前不同液压阀产品中锥阀结构特点,比较了其共同点和差异,讨论了针对液压锥阀需要研究的重点问题。研究了锥阀流量增益、液阻及液动力计算方法,分析了结构参数对其影响,并指出阀芯锥角是影响锥阀性能的最主要参数。以锥阀芯与直角刃阀座形式锥阀为具体研究对象,基于液压系统仿真平台,建立该锥阀仿真模型,并对其稳态和瞬态特性进行了仿真分析。基于仿真结果,讨论了弹簧刚度和预紧力对锥阀流量-压力稳态和瞬态响应特性的影响。对锥阀内液流状态进行了数值仿真,得到阀芯静止状态下和阀芯在不同运动速度下的流场,直观反映出阀芯静止和以不同速度运动时阀内液流速度及静压分布。指出锥阀中易产生气穴的区域主要是阀口后侧。同时,仿真计算得到的阀口“负压”、阀芯温升及阀芯轴向力和侧向力可为锥阀的设计及合理使用提供依据。在理论分析和数值仿真的基础上,对锥阀结构进行了改进。改进后,锥阀通流特性得到改善,气穴影响减弱。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 论文选题背景  9-11
    1.1.1 引言  9
    1.1.2 锥阀研究的现状  9-11
  1.2 锥阀研究的几个重点问题  11-15
    1.2.1 锥阀稳态特性与瞬态特性  11-12
    1.2.2 锥阀芯受力问题  12-13
    1.2.3 气穴问题  13-14
    1.2.4 流道结构改进  14-15
  1.3 研究意义与内容  15-16
    1.3.1 研究意义  15-16
    1.3.2 研究内容  16
  1.4 本章小结  16-17
第二章锥阀应用与结构  17-29
  2.1 锥阀的概念  17
  2.2 锥阀的应用与结构  17-26
    2.2.1 螺纹插装式阀中的锥阀  18-23
    2.2.2 二通插装式阀中的锥阀  23-25
    2.2.3 非插装式阀中的锥阀  25-26
  2.3 锥阀结构研究重点  26-28
    2.3.1 锥阀结构的分类与分析  26-27
    2.3.2 研究对象的确定  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章锥阀流动特性分析  29-45
  3.1 锥阀一般特性  29-33
    3.1.1 锥阀的增益  29-31
    3.1.2 锥阀的液阻特性  31-33
  3.2 锥阀液动力  33-38
    3.2.1 液动力  33-35
    3.2.2 锥阀稳态液动力  35-37
    3.2.3 锥阀瞬态液动力  37-38
  3.3 锥阀响应特性  38-44
    3.3.1 锥阀稳态与瞬态响应特性  38
    3.3.2 基于AMEsim的锥阀建模  38-42
    3.3.3 稳态与瞬态响应仿真结果分析  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章锥阀流动仿真分析  45-61
  4.1 流动仿真分析基础  45-47
    4.1.1 计算流体动力学概述  45-46
    4.1.2 流动仿真的基本步骤  46-47
  4.2 仿真分析前处理与计算条件  47-51
    4.2.1 锥阀建模与网格划分  47-49
    4.2.2 边界条件和初始条件  49-51
  4.3 锥阀流动仿真结果分析  51-57
    4.3.1 稳态流动仿真结果分析  51-54
    4.3.2 瞬态流动仿真结果分析  54-56
    4.3.3 传热仿真结果分析  56-57
  4.4 锥阀液动力  57-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章锥阀结构改进  61-69
  5.1 锥阀阀口结构分析  61-66
  5.2 阀口结构改进及其仿真结果分析  66-68
  5.3 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74

锥阀流动仿真分析及其结构改进

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