螺纹插装溢流阀结构参数与工作性能研究pdf

  并向国家相关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本

  人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

  流阀的主要结构及形式以及参数，为后续仿线)基于理论设计参数和结构尺寸，运用Pro／E和FLUENT软件，对流场进行

  进行了合理的边界条件限制，使其更真实表达溢流阀实际运动模型。运用Simulink

  建模并仿真，得出了各主要参数与溢流阀动态性能的关系。再通过正交实验法找出了

  10414__2004规定的所有性能测试项目试验。在实验台上将本论文设计并优化后的插

  果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰

  写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。

  甚至是无法替代的组成部分。插装阀具有流量大、耐压高、动作灵敏等优点，使得它

  在流量控制、方向控制和压力控制等领域运用十分广泛。而插装阀结构参数对其性能

  有相当大的影响，如何设计和确定阀的参数，成为插装阀设计十分关键的部分。随着

  计算机技术的发展，新型技术与传统基础理论的结合使计算流体力学以及系统动力学

  仿真得以广泛采用。用此方法对阀体做多元化的分析，成为如今液压设计的主要发展方向。

  阀这两方面的特性，对溢流阀的设计研究具有很重要的意义。本论文主要以某型螺

  纹插装式先导溢流阀为原型，从设计、仿真、优化、试验台设计和阀性能测试几个方

  溢流阀进行计算流体动力学(CFD)稳态计算，运用FLUENT软件仿真阀流场。结

  合仿真结果压力和速度云图及矢量图，查找出结构设计的不合理。改进阀结构参数再

  仿真，最终得到较为合理的结构。(3)对溢流阀建立系统动力学模型，运用SIMULlNK

  软件进行建模和仿真，并对仿真模型来优化，使其更接近于实际溢流阀系统。仿真

  各参数对溢流阀动态特性的影响，找出各个参数的影响程度。运用正交实验法确定最

  数确定，并在试验台上进行所设计的溢流阀性能测试，得出动态响应曲线。将试验参

  关键词：插装溢流阀；FLUENT；动力学模型：Simulink；综合试验台；参数优

  飞速发展，人们提出了许多新的液压系统的应用需求，例如：更高的压力、更大的流

  量以及更小的尺寸、更高的制造和运行精度、更小的使用噪音、更高的使用可靠性和

  更低的使用成本等。由于以低压和小流量为主的传统的滑阀式液压滑阀难以满足现代

  要求，要获得更大的流量，阀的体积就会非常大，因而阀芯的尺寸和质量也很大。这

  将导致滑阀的反应速度变慢，控制变得不准确。因此，在需要高压大流量同时安装空

  决。于是，在20世纪70年代一种新型液压元件在国外出现，这种液压元件就是“二

  通插装阀”，简称“插装阀”。现代工业一般认为液压阀的阀口液压流体阻力可视为

  一个恒定值或可调。基于这一理论便产生了插装阀这一类新的液压阀，它具有压力阀、

  流量阀、方向阀等功能。二通插装阀由由阀、盖板、先导阀组件和阀体等部分组成。

  2、使用不同的先导控制阀及盖板，便可轻易地改变插装阀功能，而不用改变主阀结

  3、在一个集成块上可以插入不同功能的插装阀，通过加工集成块内部的孔道链接阀

  出于解决滑阀的质量大、惯性大，以及低灵敏度控制等缺陷，座阀技术在欧洲得到了

  迅速发展。在座阀基础上便发展出来了插装阀。后来的一系列理论研究为二通插装阀

  的出现奠定了理论基础。在1980年左右，早期的二通插装阀产品已然浮现并投入市

  场。由于二通式式插装阀是由座阀演变而来的，以至于最早使用插装阀只是单向阀和

  压力阀两种功能。但是，因为标准不统一，也存在尺寸上的差异，互换性并不好，限

  然而，由于整体制造业的落后，限制了插装阀在中国的发展。上海704所在1980年

  便研制出了二通插装阀系列新产品。以黄光裕为代表的一批人，便成为了中国插装阀技

  比例技术和插装阀技术融合研制出了电液比例插装阀。如图卜1所示为电液比例插装

  阀。由于的影响，中国学术界和工业界在在二通插装阀以及比例控制领域取得

  年代，插装阀向着高压力，大流量，高性能和小型化集成化方向发展。同时，减小液

  阻力的研究也有了显著的发展。这一时期出现了螺纹插装阀，更进一步实现了重量轻，

  体积小，泄漏小愿望等。而其与其它组件相结合更方便，也获得了空前的欢迎。

  航天等领域。传统的加工机械也普遍的使用插装阀，如锻造，铸造机械，加工机床。目

  前世界上已有许多生产这种阀的公司，比较有名的有德国力士乐、美国斯佩里维氏和

  速发展。此外，由于在材料科学、工艺开发和摩擦学等领域的加快速度进行发展，现代化的插

  装阀正向着机电液一体化、高度集成化、设计无纸化(CAD技术和计算机仿真技术)、

  定于液压阀的工作性能。液压阀的工作原理是控制流过的流体，从而控制液压系统。

  所以流场必然的联系到液压阀的性能。在这方面，学者们对于提高液压阀流场的性能进

  流量系数和液动力》中得出液动力与阀芯锥角和锥面上的压力分布变化都有关系【3J。

  1991年，西安交通大学教授曹秉刚通过对锥阀内部流道进行数值分析，得出了其内

  部流道速度和压力场分布；1995年，他再次利用实验分析，得到了阀口压力场分布

  141[ 51【6】。太原理工大学郑淑娟等运用FLUENT软件对锥阀流道建立了锥阀内部流道模

  型，得出关于流动特性的结论：锥阀内部流道漩涡区的产生与仿真边界条件、阀口开

  度有关【引。上海理工大学余晓明等运用FLUENT软件分析减压阀的流场，并由仿真结

  果优化了减压阀流道结构[ 91。天津理工大学刘杰通过利用FLUENT软件对插装式先导

  溢流阀进行流场建模分析，确定了影响液阻的重要的因素并特除了改进方法，进而使用

  AMESIM对插装阀进行了动态系统仿真和优化，探讨了各参数对动态性能影响1221。

  西南交通大学李辉对日立建机株式会社开发的一种外流式锥阀流场进行了计算流体

  力学计算和理论分析，并利用CFD软件仿真分析，得出了阀芯结构参数、阀芯开度

  对阀流量特殊性质的作用【31。日本Tetsuhi ro从一个全新的角度研究了锥阀内部流体流动状

  态，他采用了与国内学者完全不同的涡量法对液压锥阀内部流场进行了分析Il ¨ 。

  升并超过额定压力设定值，然后逐渐衰减并出现上下波动，直到到最终稳定压力，从

  而形成了一个动态的过渡过程。在这样的一个过程中影响到阀性能的关键指标包括：响应时

  的重要的因素以及各因素对其影响程度【12】。2001年，燕山大学董敏等以二通插装阀动

  态特性研究为基础，对阀进行仿真和物理实验相结合，得出了数值模拟技术准确的结

  论【13】。罗艳蕾以插装式方向阀为对象，对其建立了动态特性的数学和仿真模型，找出