本文關鍵詞：氣動控制閥流場特性分析研究

  更多相關文章： 氣動馬達 氣動控制閥 數(shù)值模擬 流場分析 結構優(yōu)化

【摘要】：活塞式氣動馬達是礦山采掘、管道鋪設及錨桿裝卸等礦用絞車的核心動力裝置,研究氣動馬達的工作過程對提高絞車的工作效率具有重要意義。氣動控制閥是氣動馬達配氣系統(tǒng)的關鍵控制元件,其結構直接影響氣動馬達的動力輸出及工作特性。氣動控制閥及馬達缸內流場分布復雜多變,具有較強的三維特性與隨機性。應用數(shù)值模擬方法對氣動控制閥及馬達缸內流場進行分析,并研究其流場分布規(guī)律與馬達輸出特性之間的關系。根據(jù)氣動控制閥內部流場的流動特性及影響因素,結合空氣動力學基本理論與研究方法,建立氣動控制閥內部流場的三維模型。針對不同工況條件,應用流體分析軟件Fluent進行氣動控制閥流場的數(shù)值模擬。得到了壓力、速度及馬赫數(shù)等可以反映氣動控制閥內部流場特性的相關參數(shù)。首先,在不同升程下,對安全閥內部流場及馬達輸出功進行分析,確定出合理的安全閥升程值,在減小安全閥閥口處壓力損失的基礎上保證氣缸內具有足夠的進氣量。其次,對不同氣缸進氣時配氣閥芯進氣管與閥體圓形管接口處的流場分布進行模擬,分析不同接口處的流場分布規(guī)律及能量損失情況。再將馬達正反轉工況下配氣閥進氣管出口段的流場分布進行對比分析,確定出配氣相位角與配氣閥進氣管出口段及氣缸內流場分布間的關系。同時,對氣動馬達一次排氣及二次排氣過程進行分析,分別取三組二次排氣管截面直徑,研究截面直徑對氣動馬達二次排氣過程的影響,找出二次排氣過程中存在串氣現(xiàn)象的原因。最后,根據(jù)氣缸進氣管內壓力損失系數(shù)與氣缸進氣管擴壓角之間的關系,確定了氣缸進氣管擴壓角。并建立了進排氣相位角與缸內氣壓及馬達輸出扭矩間的關系,進而優(yōu)化出合理的配氣相位角。最終,在相同工況下,對比不同氣動控制閥結構下氣動馬達的輸出功,以驗證結構優(yōu)化的合理性。通過數(shù)值模擬方法對氣動控制閥內部氣體的氣動性能進行了系統(tǒng)的研究與分析,得到了氣動控制閥內部流場的詳細物理參數(shù),并根據(jù)所得參數(shù)對其氣動控制閥中幾處關鍵部位進行了結構優(yōu)化。研究結果對氣動控制閥的結構設計與改進具有一定的理論參考價值。
【關鍵詞】：氣動馬達 氣動控制閥 數(shù)值模擬 流場分析 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH138.52
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 氣動控制閥流場的主要研究方法10-11
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 國內研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究內容13
• 1.4 本章小結13-14
• 第二章 氣動控制系統(tǒng)配氣過程及工作原理14-20
• 2.1 活塞式氣動絞車的基本結構14
• 2.2 氣動馬達的氣動控制系統(tǒng)14-16
• 2.2.1 氣動馬達的工作過程14-15
• 2.2.2 氣動控制閥配氣原理15-16
• 2.2.3 氣動馬達正反轉配氣過程16
• 2.3 氣動馬達工作性能分析16-19
• 2.3.1 氣動馬達的受力分析16-17
• 2.3.2 氣動馬達的做功性能分析17-19
• 2.3.3 現(xiàn)有氣動馬達的工作特性19
• 2.4 本章小結19-20
• 第三章 氣動控制閥流場計算模型的建立20-34
• 3.1 幾何模型的建立20-21
• 3.2 動網格的應用21-24
• 3.2.1 動網格的基本原理21-22
• 3.2.2 動網格在計算模型中的應用22-24
• 3.3 滑移網格的應用24-25
• 3.3.1 滑移網格的基本原理24-25
• 3.3.2 滑移網格在計算模型中的應用25
• 3.4 流場計算域網格的劃分25-27
• 3.5 氣動控制閥流場計算模型的選定27-33
• 3.5.1 流體流動狀態(tài)分析27
• 3.5.2 基本控制方程27-29
• 3.5.3 湍流模型的選定29-32
• 3.5.4 邊界及初始條件的確定32-33
• 3.6 本章小結33-34
• 第四章 氣動控制閥流場特性分析34-51
• 4.1 安全閥升程對馬達輸出功的影響34-35
• 4.2 安全閥閥口段流場分析35-38
• 4.2.1 不同進氣壓力下閥口段流場分布35-36
• 4.2.2 不同升程下閥口段流場分析36-38
• 4.3 配氣閥進氣管入口段流場分析38-41
• 4.4 不同工況下配氣閥進氣管出口段流場分析41-44
• 4.4.1 閥門小開度工況下正反轉對比分析41-43
• 4.4.2 閥門全開工況下正反轉對比分析43-44
• 4.5 配氣閥二次排氣過程研究44-48
• 4.5.1 二次排氣過程流場分析44-46
• 4.5.2 二次排氣管截面直徑對排氣過程的影響46-48
• 4.5.3 截面直徑對馬達輸出功的影響48
• 4.6 正反轉工況下馬達輸出功特性分析48-50
• 4.6.1 氣缸內流場分析48-49
• 4.6.2 馬達正反轉輸出功對比49-50
• 4.7 本章小結50-51
• 第五章 氣動控制閥結構優(yōu)化51-56
• 5.1 氣缸進氣管擴壓角的優(yōu)化51-52
• 5.1.1 進氣管擴壓角51
• 5.1.2 進氣管擴壓角的優(yōu)化51-52
• 5.2 配氣相位的優(yōu)化52-54
• 5.2.1 進氣相位對馬達輸出功的影響53
• 5.2.2 一次排氣提前角對馬達輸出功的影響53-54
• 5.3 對優(yōu)化后結構的驗證54-55
• 5.4 本章小結55-56
• 結論與展望56-58
• 參考文獻58-61
• 致謝61-62
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文62

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;軟密封氣動控制閥[J];現(xiàn)代制造;2008年44期

2 彭寬平;氣動控制閥控制系統(tǒng)爬行和滯后問題的解決方法[J];自動化技術與應用;2004年03期

3 楊立成;氣動控制閥新系列概述[J];液壓與氣動;1979年03期

4 叢雨;謝磊;王樹青;;氣動控制閥粘滯模型的改進與比較[J];計算機工程與應用;2011年12期

5 陳松華;李幼春;;氣動控制閥的耗氣量及儲氣罐設計分析[J];石油化工自動化;2013年04期

6 黃禮范;氣動 第四講 氣動控制閥[J];液壓工業(yè);1982年02期

7 ;行業(yè)消息[J];液壓與氣動;1979年02期

8 叢雨;王樹青;謝磊;;氣動控制閥Choudhury粘滯模型分析與改進[J];石油化工高等學校學報;2010年03期

9 劉凱寧;文獻索引[J];閥門;2004年03期

10 李偉光;劉建華;董海平;黃河;;整體式汽車斜坡起步輔助系統(tǒng)氣動控制閥的設計[J];機床與液壓;2010年12期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;陶瓷密封氣動控制閥在武漢研究成功[N];今日信息報;2005年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王景祥;氣動控制閥流場特性分析研究[D];內蒙古工業(yè)大學;2016年

2 方亞堯;氣動控制閥摩擦力的測量及對控制性能影響的研究[D];杭州電子科技大學;2015年

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本文編號：1035806