不同结构参数对高速开关阀液压力的影响研究

因其具有价格低廉、抗污染性强等优点,高速开关阀已被广泛运用到各种车辆的制动系统中,其动态性能直接影响到车辆的制动效果,而阀芯所受的液压力是决定高速开关阀动态特性优劣的关键参数。针对不同参数对高速开关阀液压力的影响,以及实际工程中阀芯液压力难以测量的问题,采用计算流体动力学(CFD)对高速开关阀进行了数值模拟。首先,基于有限体积法(FVM),建立了不同开度、压差、温度、以及结构参数(阀座节流孔直径和锥角)的三维仿真模型;然后,对比不同网格数量的仿真结果,排除了网格数量对于仿真结果的影响,并详细分析了各参数对液压力的影响,得出了高速开关阀液压力与各参数之间的变化规律;最后,采用响应面分析结合遗传算法对开关阀的结构参数进行了优化。研究结果表明:随着阀芯开度的增加,节流区域发生了转变;较大的压差会导致液压力产生较大幅度的变化;相较于高温,低温对液压力有着更加显著的影响;对结构参数进行优化后,最小开度的液压力提高了49.2%,提高了阀控制稳定性,为高速开关阀线性控制设计提供了理论基础。

基于AMESim的电液执行系统流量匹配阀结构参数优化

以应用于某电力系统中电力开关精密控制的电液执行系统为研究对象,针对其工作特性不满足工程实际需求的问题,从其关键组成部件——流量匹配阀的结构参数研究入手,对电液执行系统的工作特性进行了理论分析、仿真分析以及试验测试。首先,对阀门内部结构和系统工作原理进行了分析;然后,建立了该电液执行系统的数学模型及仿真模型,经试验验证了该仿真模型的可行性与准确性;最后,探究了流量匹配阀的单因素结构参数对电液执行系统工作特性的影响规律,设计并进行了正交试验,得到了可选范围内的最优结构参数组合方案。研究结果表明:流量匹配阀的阀座钢球密封弹簧预紧力、阀座钢球密封弹簧刚度以及阀口初始遮盖量等结构参数对电液执行系统的工作特性都有重要影响,最优结构参数方案相较于原方案,系统的响应时间由133 ms缩短为42 ms,定位精度由0.261%提高至0.096%,可有效缩短系统响应时间,提高系统定位精度,满足工程实际需求。

电液控换向阀流场仿真与响应面预测

大流量电液控换向阀是支架液压系统的关键控制元件之一,仿真手段对于换向阀的流动特性分析具有重要意义,然而流体仿真存在计算复杂度高、仿真时间较长的问题,对于要求实时高效流动特性分析的场合并不适用。因此,针对大流量电液控换向阀在不同阀口开度、不同入口压力、不同流量下的流场分布情况进行了仿真分析,发现换向阀入口压力随阀口关闭值呈指数上升趋势,随流量增加呈上升趋势,与出口压力值接近正比关系,并且阀口关闭位移越大换向阀入口附近涡流越剧烈。在换向阀流场仿真的基础上采用均匀抽样方法进行试验设计,提出并建立了基于多维勒让德正交多项式的响应面模型,采用均方根误差、决定系数和经过调整的决定系数,验证了响应面模型替代Fluent仿真模型进行流场分析的准确性和快速性,通过前期少量的流场仿真数据建立响应面模型,实现了大流量电液控换向阀流动特性的实时高效预测。

旋启式止回阀关闭过程瞬态流固耦合特性研究

某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先,针对某核电厂止回阀原型,建立了阀门及水体模型,并进行了网格无关性验证,确定了其最终的计算模型;然后,使用profile编写了阀板运动控制规则,设置了动网格模型,利用ANSYS单向流固耦合方法,设置了其交界面与约束条件,对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算;最后,对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明:在止回阀的关闭过程中,阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连接处以及阀板的最下部,分别为1.5474×108 Pa和4.74 mm,并随开度减小而增大。依据计算结果得到了该止回阀关闭工况的流场变化与阀门应力、变形响应特性,提高了设备运行的可靠性,可以为设备的优化设计提供参考。

基于响应面法的全焊接球阀密封结构参数多目标优化

针对全焊接球阀密封性欠佳的问题,以NPS16 Class600型球阀为例,对其密封结构的密封性能进行了理论推导、仿真分析和试验验证,并基于响应面法对密封结构参数进行了多目标优化设计。首先,利用试验设计法(DOE)及响应面法(RSM)建立了密封结构的优化模型,对密封结构进行了静力学分析;然后,搭建了试验平台,进行了密封结构的开口度测试,并根据测试结果对仿真分析结果进行了验证;利用ANSYS软件对浮动球球阀密封结构进行了静力学分析,并研究了球体的直径(d_(1))、阀座的厚度(D_(7))、中径(D_(10))、倒角(D_(A))对其密封性能的影响;最后,根据响应面优化(RSO)模块对密封结构参数进行了多目标优化设计,进一步验证了其优化效果及密封性能。研究结果表明:D_(10)对最小间隙值(C_(min))的影响显著性最高,d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著性最高;在密封结构两参数耦合作用下,DA与D7对最小间隙值(C_(min))的影响显著,D_(A)与d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著;优化设计后的密封结构最大变形量降低了57.2%,密封面的接触平均压力提高了7.8%,实现了对浮动球球阀密封结构进行高精密设计的目的。

高压断路器液压操动机构特性分析

高压断路器是电力系统的重要控制和保护装置,而液压操动机构是断路器的核心部件之一。液压操动机构具有高压高速大流量性、长期等待性及高可靠性等特点。分析550kVSF6高压断路器液压操动机构的分合闸运动特性,建立电磁铁、高速大流量控制阀和液压缸等仿真模型,对液压机构多级控制阀的响应时间、分合闸速度特性和管路损失等进行仿真分析。讨论管路损失、结构和系统参数等对液压机构特性的影响,并通过试验测试阀腔内油压、液压缸位移速度等特性,证明仿真模型的准确性,为液压操动机构性能的优化提供依据。

高速响应电磁阀的研究

高速响应电磁阀是电液控制系统最基本、最关键的元件之一，它的性能指标和工作可靠性对整个电液系统有较大的影响。本文设计了一种新型结构的电磁阀，并对电磁阀的结构设计和设计中有关问题进行了具体的分析和研究。本文的电磁阀已得到实际应用。

基于AMESim的滑移装载机自动调平系统

通过分析滑移装载机工作系统的动作循环,详细阐述了调平阀的工作机理,并从理论角度论述了其实现流量分配比功能的基本原理。在对比试验与仿真数据的基础上,建立了可靠的调平系统仿真模型。研究表明:按比例增大固定节流孔和可调节流孔的直径,有利于提高系统的动态特性;此外,适当减小卸荷阀内阻尼孔的直径,或增加稳定阻尼孔的直径可以降低系统增益,提高系统动态响应性能。

超高压断路器液压操动机构分合闸特性研究

分析了550kV SF6超高压断路器液压操动机构的分合闸运动特性,建立了分合闸系统包括开关电磁铁、高速大流量控制阀、液压缸及断路器负载等结构的仿真模型,对液压机构的分合闸速度特性、电磁铁及多级控制阀的各级阀响应时间等进行了仿真分析,并通过实验测试了电磁铁位移、阀腔内油压、液压缸位移速度等特性,证明了仿真模型的准确性。

带蓄能器的长管道高频响阀控系统的动态特性研究

从理论上对带蓄能器的长管道高频响阀控系统的动态特性作了较为深入的分析,并运用MATLAB/Simulink进行时域仿真,得到了一些解决实际问题的有效方法,为今后进一步的研究奠定基础。

液压伺服控制系统课件

在液压伺服控制系统及控制工程中经常会遇到一些重要概念、定义及术语,可以通过实验教学加以理解,但所使用的设备、仪器数量、时间及复杂程度都将是惊人的,在教学时间内几乎不可能完成.为此,介绍了由伺服阀控制对称液压缸和位移传感器构成的液压位置闭环控制系统及其工作原理,给出了该系统的频率特性及动态响应数学表达式.以VISUALBASIC为开发工具,开发出了适用于液压伺服控制系统及控制工程基础课程的教学课件.

基于AMESim与响应面法对电液换向阀的仿真与优化

针对电液换向阀在启闭过程中的振动问题,基于AMESim开展仿真分析,通过实验设计研究相关参数并优化。通过中心复合抽样和响应面设计,明确了阻尼孔等效直径和主阀芯复位弹簧对性能的影响情况,最后基于响应面采用遗传优化算法获得最佳设计参数。

不锈钢水槽拉伸压力机液压及控制系统设计

针对传统不锈钢水槽拉伸压力机存在的诸多问题,根据水槽的生产工艺过程,设计基于德国博世力士乐公司生产的XM21型运动控制器和4WRPEH型高频响比例阀的比例伺服液压控制系统。改造后的压力机具有控制精度高、响应速度快、运行平稳可靠等特点,实现了水槽生产自动化。运行结果表明:该系统模具更换方便快捷,大幅缩短了设备调试时间,生产效率明显提升,产品质量和稳定性大大提高,给企业带来了显著的经济效益。

防喷器起下钻试验台蓄能器卸荷阀组响应特性分析

为了研究防喷器起下钻试验台蓄能器缓冲回路卸荷插装阀组在不同工况下的动态特性,对卸荷阀组进行建模与仿真,分析研究了卸荷阀组的的响应特性,对其卸压特性及主要参数的影响进行了初步分析与探讨。研究工作为液压系统合理设计与性能预测提供了方法和依据。

平稳阀控主离合器系统及其动态响应特性

该文给出了一种用于控制车辆主离合器油缸压力的平稳阀，介绍了该阀控缸系统的工作原理，建立了数学模型。用数值方法对２种典型工况进行了数值计算，给出了相应的动态响应特性仿真结果，并进行了实验研究，实验结果与仿真结果相符。研究结果为该系统的设计和使用提供了理论依据。

阀控缸式液压电梯的振动响应分析

阀控式液压电梯系统作为机械与液压的耦合体,振动现象不可避免.然而液压电梯的振动经常被忽略,本文针对液压电梯系统,通过建立两自由度的振动模型,分析了液压电梯轿厢的振动响应特性,综合考虑了惯性力和油液脉动力对轿厢振动位移与振动加速度的影响.在分析惯性力对轿厢振动响应影响时,主要考虑了不同载荷变化以及不同的速度曲线轿厢的振动情况;以油液脉动力作为外部激振力时,分析了不同固有频率的激振力对液压系统轿厢振动响应情况.通过理论分析和仿真实验,为解决液压电梯振动问题提供了理论依据和设计参考.

基于正交实验方法的电磁阀响应特性分析

针对用于某系统的电磁阀响应特性有待优化的问题,对影响电磁阀响应特性的参数最优组合进行了研究。首先,介绍了电磁阀的工作原理,并建立了电磁阀的数学模型;然后,基于Simulink建立了电、磁、机械液压仿真模型,应用正交实验法,以响应时间最小为优化目标,选取线圈匝数、弹簧刚度、工作行程和动质量等4个主要的影响因素,并进行了组合分析;最后,确定了影响电磁阀响应特性主要因素的最优参数组方案,并对其进行了分析与验证。研究结果表明:影响开启特性因素的主次顺序依次是动质量、弹簧刚度、匝数、工作行程;影响释放特性因素的主次顺序依次是弹簧刚度、工作行程、动质量、匝数;与优化前相比,最优组合方案下的电磁阀响应特性得到了显著提高,获得了较为准确的电磁阀响应特性仿真结果,可以为提高开关电磁阀设计质量和效率提供理论基础。

液阻对组合式插装阀动态响应特性影响研究

针对某海上液压打桩锤的专用高品质组合式插装阀的动态响应性能有待优化的问题,对影响组合式插装阀动态响应特性的液阻因素进行了研究。首先,介绍了液压打桩锤的结构及液压系统工作原理,及液压系统中的液阻位置;然后,介绍了液阻理论,分析了阻尼对组合式插装阀动态响应影响的作用机理,建立了插装阀阀芯开启运动方程;最后,建立了组合式插装阀的仿真模型,以组合式插装阀动态响应时间最小为优化目标,通过调节液压桥路中阻尼孔大小,对液阻进行了参数化研究。研究结果表明:通过仿真模型,分析了液阻对组合式插装阀动态响应的影响,得出了插装阀的液阻选配方案最优阵列,在该选配方案阵列内,P阀、R阀、S阀的响应时间分别能够达到0.12 s、0.08 s、0.07 s;验证了液阻初值选择的合理性,为提高组合式插装阀动态响应特性提供了理论基础。

液压升降装置机液伺服系统响应特性

针对具有大惯量、大功率特性的液压升降装置启动时存在快速响应与稳定性较难兼顾的问题,分析阀控柱塞缸的特性和机液伺服系统的原理,建立机液伺服控制系统的数学模型。运用经典控制理论分析方法得出系统开环和闭环传递函数,并在时域内开展阶跃信号输入下的系统响应特性分析,明确影响系统性能的参数设计原则,为实际工程设计提供理论依据。

全液压压裂车大流量换向阀的设计与分析

为满足全液压压裂车液压系统液压缸的换向需求,设计了大流量换向阀组,重点设计了阀芯、阀套组件;分析了大流量换向阀的原理与结构,建立了其数学模型,基于AMESim软件分析了主阀的开启时间,阀芯位移、速度与先导流量和先导压力的关系,结果表明:适当增大先导压力和先导流量可提高主阀的响应特性;改变主阀端面结构、适当增大先导压力和减小先导流量可解决主阀瞬时流量过大的问题。设计与仿真相结合,缩短了主阀的设计时间,为阀的设计计算提供了参考价值。