锥阀和锥阀座失效分析

采用显微分析方法对锥阀和锥阀座的失效进行了分析.结果表明,锥阀和锥阀座的失效属接触疲劳失效.锥阀渗钒层厚度不匀及锥阀座氮化组织不正常,是导致失效的主要原因.

基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

针对现有内防喷器失效率高等不足,提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析,并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论,采用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)方法(标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型)及ANSYSCFX软件,对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析,仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据,提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°,并采用ANSYSWorkbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布,验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性,结果表明该新型内防喷器无泄漏,满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据,对油田生产设备的安全升级有重要意义。

直角阀座式水压锥阀空化射流特性数值模拟研究

为研究喷射流的漩涡空化,基于OpenFOAM平台使用VOF算法搭建可压缩的空化两相流的数学模型。对直角阀座式水压锥阀的空化射流进行三维动态模拟,并将瞬时空化结构、压力分布及节流系数与实验数据进行定量或定性的对比和流动特性分析。结果表明:喷射流的自由边界层诱发漩涡空化结构,锥阀阀芯锥形后沿处形成黏着型空化,而喷射流的壁面边界层未观察到空化现象;自由边界层空化结构的动态演变与漩涡结构的动态特性密切相关;流量特性曲线总体较为平稳,在空化作用下有轻微下降趋势;直角阀座处并不存在足以诱发空化的压降,阀芯表面的压力降梯度相对平缓,为漩涡空化分布及流量特性曲线的平稳趋势提供了合理解释;空化结构的动态演变过程揭示了漩涡空化与阀芯后沿的黏着空化存在明显的耦合。研究结果证明了水压锥阀内部空化喷射流动的动态特性,从流体力学的基础层面解释了空化诱发机制及相关效应。

基于Ansys的叉车主安全阀结构优化

主安全阀是叉车液压系统的最关键的零部件,在叉车上的主安全阀使用1~2 a就失效,造成叉车满载起升速度慢或无起升等问题。为了进一步提高叉车的耐久性,文中根据其结构特性,应用Ansys软件对阀座和锥阀芯进行了数值仿真分析,对锥阀座和锥阀芯结构进行了优化改进,优化后通过耐久性试验验证及分析,叉车寿命提高了2倍多,已广泛应用到叉车上,大大降低了叉车液压系统的故障率。