一种预先降低平板闸阀启闭力矩的新方法

为了解决高压管线平板闸阀启闭力矩过大的问题,根据密封机理,建立浮动阀座-闸板密封结构的流固耦合体动力学模型,以密封面的接触压力为启闭力矩的评价指标,研究闸阀的不同开度对密封面的压力F_(MZ)、相对力矩P、流体流速V以及流体流动的影响规律。基于上述研究,提出一种预先降低闸阀启闭力矩的多级减压结构,通过控制流体介质流经密封结构前的压力,有效地降低闸阀启闭力矩;分析了多级减压结构参数R_(1),D_(1)和L_(1)对总扭矩的影响规律。研究表明:在闸板启闭开始/结束时,应加快启/闭速度,可减小流体的压力载荷对密封结构的冲击损伤;提出的多级减压结构使流体介质在流经密封结构前压力减少86%,有效控制了启闭力矩,保护了密封结构。本文提出的控制方法可为阀门的密封结构设计与优化提供理论基础,为工程应用提供参考。

换向阀启闭特性对流量测量试验的影响分析

针对航空液压泵流量测量系统中换向阀的启闭特性对流量测量准确性影响较大、启闭过程耗时不等造成测量误差等问题,分析了换向阀在测量系统中的工作原理,针对换向阀建立了流量及阀芯的力平衡数学模型。利用AMESim软件建立了系统仿真模型并对其进行仿真研究,得到了不同系统压力和不同转速下,换向阀启闭过程对系统流量测量的影响,为进行现场测试提供了理论依据。同时,对不同型号、不同工况下被试液压泵的大量试验结果与仿真结果进行了比较,发现两者基本一致,试验结果为航空液压泵流量测量系统的设计提供了理论依据以及实际测试数据的支持。

调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法(CFD)对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线,特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化,得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线,并对启闭速度的影响进行了分析．

梭式止回阀与旋启式止回阀流动特性的数值模拟比较分析

利用FLUENT软件,通过与旋启式止回阀比较,分析了梭式止回阀的流动特性。结果表明:梭式止回阀阀腔内压力均匀分布在阀瓣四周,阀瓣受力是轴对称的,没有产生漩涡,以及压力的波动也很少;且梭式止回阀在开度小于15%,流阻小,流动特性好,在即将关闭时,旋启式止回阀压力变化最大点的压力差不多是梭式止回阀的4倍;在开启瞬间,是梭式止回阀的2倍多,为此梭式止回阀不会产生很大的冲击,具有良好的防水锤特性。

新型比例方向阀动态特性仿真研究

根据位移-先导流量反馈原理设计出一种新型三位四通比例方向阀,使新阀具有既可闭环控制,又可开环工作的容错控制功能。通过对整阀模型的线性化处理推导出一阶动态数学模型,分析了节流槽面积增益、阀芯面积比和阀口压差对系统转折频率的影响。利用多学科仿真软件SimulationX中的标准元件库和类设计器工具TypeDesigner建立了阀的液压系统模型,分别在时域和频域中对电闭环阀的动态阶跃响应和频率响应特性进行分析,对比仿真了不同阀芯面积比和节流槽面积增益对动特性的影响。研究表明:新的流量反馈型比例方向阀具有较高的闭环响应带宽和能量效率。

CD70型高压旋塞阀结构强度及启闭特性分析

高压旋塞阀是石油矿场固井和压裂作业时连接高压管汇的一个不可缺少的重要部件。为了优化现有CD70型旋塞阀的工作性能,对旋塞阀的结构强度与启闭特性进行了系统分析。研究结果表明:①在阀体密封相贯处过渡圆角半径增加的过程中,最大变形量在出口相贯处呈线性增大,最大值为0.1095 mm;最大等效应力在入口相贯处下部,最大值为598.77 MPa,小于材料42CrMo的屈服强度930 MPa。②当过渡圆角半径为5-7 mm时,阀体最大等效应力出现最小值,约为569 MPa,建议阀体密封相贯处过渡圆角半径取5-7 mm。③当阀的开度小于20%时,阀前的高压区和阀后的低压区范围显著增加,阀内开始出现剧烈的回流和漩涡现象,最大速度可达329.5 m/s,最大压力163 MPa;该最大压力已经超出了CD70型旋塞阀的额定设计压力104 MPa,呈现不安全因素;旋塞阀的关断过程要迅速,尽量缩短小开度的工作时间。研究结果可为旋塞阀的启闭控制系统设计和压裂泵的操纵规程制定提供参考依据。

三用阀公称流量试验方法及装置的研究

介绍矿用单体液压支柱(以下简称单体支柱)三用阀的发展状况及当前试验装置存在的问题,依据标准MT112.2-2008《矿用单体液压支柱第2部分阀》,研究三用阀公称流量溢流寿命及公称流量启溢闭特性试验方法,针对试验方法中存在的问题进行改进,研制出一种新的试验装置,实现了高压、小流量液体的稳定输出以及流量自动调节,既提高了三用阀产品质量的自动化检测水平,又对新型三用阀产品的研发、设计、制造提供了试验平台。

液压支架用阀微小流量试验技术及装置研究

GB25974.3-2010规定液压支架用阀小流量特性试验的系统流量为0.04 L/min,国内阀生产类企业不具备试验条件,针对这一现象,研制了一套微小流量能够自动调节的试验装置,利用先进电液比例控制技术,试验装置中的流量能够利用电气信号连续地、按比例地进行控制,完全满足国标试验要求,极大提高矿用支护类产品的检测技术水平。

纯水管式溢流阀的仿真分析及实验研究

对本单位制造的纯水管式溢流阀进行了仿真分析,然后对溢流阀的静态性能进行测试,其中包含调压范围及压力稳定性试验、启闭特性试验、压力损失试验和压力流量特性试验,最后把仿真结果和实验结果进行了比较。结果表明仿真模型是正确的,且所设计制造的纯水管式溢流阀性能良好,可靠性高。

大变幅流量下重力流系统末端调流阀流量特性选型研究

针对大变幅流量下重力流系统末端调流阀流量特性的选型问题,基于一维水锤理论,采用数值模拟方法,结合工程实例,从调流阀流量特性对稳态运行开度的影响、调流阀关阀水锤最不利流量工况确定、调流阀流量特性对关阀水锤的影响等3个方面,对线性型、抛物线型和等百分比型等3种流量特性进行比较研究。结果表明:①等百分比型流量特性更有利于调流阀在小流量工况的稳定运行。该工况下,等百分比型调流阀的稳态运行开度更大,可避免因开度过小导致的汽蚀和振动。②关阀水锤的最不利流量工况应考虑初始流量最小工况。该工况的调流阀前初始压力最大,关阀历时最短,阀前最大水锤压力往往最大。③等百分比型流量特性更有利于减小调流阀的关阀水锤压力。在相同的初始流量和关阀速率下,等百分比型调流阀的初始开度更大,实际关阀历时更长,在小开度区域的流量系数变化梯度更小,因而关阀水锤压力更小,更有利于管道安全。

大流量压电式高速开关阀设计与仿真测试

针对目前高速开关阀快速性的不足及大流量的需求,利用压电晶体响应快速的特点,设计一种压电直动式高速开关阀,采用压电执行器直接驱动锥阀式阀芯结构,控制开关阀开启和关闭。设计桥式位移放大结构,放大压电执行器的输出位移,提高开关阀的控制流量。为补偿锥阀式阀芯结构开启、关闭过程中的液动力波动,提出锥阀+滑阀的组合式阀芯结构,建立其液动力模型,分析开关阀启闭过程中的负载力变化。建立压电直动式高速开关阀的数学模型,结合AMESim仿真软件分析、优化影响其性能的设计参数。搭建压电高速开关阀静态流量及动态启闭特性的试验测试平台,测试开关阀流量特性、启闭时间等性能指标,分析PWM控制载波频率及占空比与开关阀静态、动态流量之间的关系。基于设计参数仿真和实物样机试验测试结果表明,设计的压电式开关阀在压力10MPa下,输出流量17.4L/min,开启时间1.05ms,关闭时间0.85ms,实现大流量与快速性的要求。研究工作可为高速开关阀精确流量控制提供理论基础,对于拓展数字液压技术的应用具有重要意义。