【摘要】：錐閥是液壓技術(shù)中常用的閥結(jié)構(gòu)形式之一,通常由閥芯、閥座和彈簧組成,主要作為壓力調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)或限定系統(tǒng)壓力。在液壓系統(tǒng)中,壓力調(diào)節(jié)閥經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)振動(dòng),所引起的壓力波動(dòng)幅值可達(dá)±5MPa以上,而由于其失穩(wěn)振動(dòng)機(jī)理尚無(wú)定論,嚴(yán)重影響了液壓系統(tǒng)的調(diào)壓精度和工作可靠性。直動(dòng)式壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯振動(dòng)直接導(dǎo)致了系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力的波動(dòng),而多級(jí)壓力調(diào)節(jié)閥的失穩(wěn)振動(dòng)主要由其導(dǎo)閥的大幅振動(dòng)引起,因此,以先導(dǎo)級(jí)壓力調(diào)節(jié)錐閥為對(duì)象,研究其閥芯的振動(dòng)過(guò)程和閥口空化問(wèn)題,對(duì)于直動(dòng)式壓力調(diào)節(jié)閥和先導(dǎo)式壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)說(shuō)均具有極為典型的代表性意義。本文采用流固耦合計(jì)算與流場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)不同結(jié)構(gòu)壓力調(diào)節(jié)錐閥的閥芯振動(dòng)過(guò)程及其對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)特征進(jìn)行了深入研究。通過(guò)對(duì)帶阻尼孔結(jié)構(gòu)錐閥的流固耦合計(jì)算,發(fā)現(xiàn)閥芯表面可分為射流沖擊區(qū)和靜壓區(qū)兩個(gè)動(dòng)態(tài)特征完全不同的區(qū)域,靜壓區(qū)的壓力波動(dòng)相位超前于閥芯位移的相位,射流沖擊區(qū)的壓力波動(dòng)相位滯后于閥芯位移的相位,當(dāng)射流沖擊區(qū)與靜壓區(qū)的壓力波動(dòng)可相互補(bǔ)償時(shí),射流沖擊區(qū)所產(chǎn)生的液壓力波動(dòng)可增加閥芯軸向運(yùn)動(dòng)阻尼;當(dāng)閥芯失穩(wěn)振動(dòng)時(shí),閥芯表面并無(wú)負(fù)阻尼力產(chǎn)生,雖然射流沖擊區(qū)的液壓力仍可增加閥芯的動(dòng)態(tài)阻尼,但由于靜壓區(qū)的面積較大,其對(duì)壓力波動(dòng)幅值的放大作用仍可使閥芯維持較大的振動(dòng)幅值。通過(guò)對(duì)壓力調(diào)節(jié)錐閥軸向振動(dòng)的流場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)閥芯的失穩(wěn)振動(dòng)可分為撞擊閥座、不撞擊閥座和過(guò)渡區(qū)等三種型態(tài),且振動(dòng)型態(tài)與流量密切相關(guān);當(dāng)閥芯撞擊閥座時(shí),即使閥口壓差較低(低于空化初生壓力),在錐閥閥口尾部仍可產(chǎn)生劇烈的空化現(xiàn)象,且由于閥口瞬間斷流,氣泡在閥口處快速潰滅,并產(chǎn)生回彈現(xiàn)象。另外,通過(guò)對(duì)壓力調(diào)節(jié)錐閥的振動(dòng)位移和系統(tǒng)壓力等信號(hào)的頻率分析,發(fā)現(xiàn)錐閥開(kāi)啟時(shí)調(diào)節(jié)過(guò)程的閥芯振動(dòng)頻率主要由管路系統(tǒng)本征頻率決定;同時(shí),閥腔內(nèi)工作介質(zhì)的可壓縮性、液壓泵的流量(壓力)脈動(dòng)和管路系統(tǒng)的耦合振動(dòng)均可導(dǎo)致錐閥產(chǎn)生失穩(wěn)振動(dòng)。本文揭示了壓力調(diào)節(jié)錐閥的失穩(wěn)振動(dòng)型態(tài)及其對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)瞬態(tài)特征,獲得了導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)錐閥失穩(wěn)振動(dòng)的關(guān)鍵因素,研究成果對(duì)提高壓力調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。論文的主要工作如下:1、采用流固耦合的方法計(jì)算了帶阻尼孔結(jié)構(gòu)的錐閥在外部擾動(dòng)因素作用下的閥芯振動(dòng)過(guò)程,分析了在阻尼孔的淹沒(méi)射流作用下閥口前端閥芯表面的壓力分布及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,揭示了帶阻尼孔結(jié)構(gòu)錐閥穩(wěn)定性增強(qiáng)的主要原因;通過(guò)對(duì)比不同閥芯和閥體結(jié)構(gòu)錐閥的流場(chǎng)參數(shù)特征,獲得了影響阻尼孔射流沖擊效應(yīng)的關(guān)鍵因素。同時(shí),以實(shí)驗(yàn)條件為基準(zhǔn),模擬了由閥腔介質(zhì)可壓縮性所導(dǎo)致的閥芯失穩(wěn)振動(dòng)現(xiàn)象,揭示了帶阻尼孔結(jié)構(gòu)錐閥維持大幅振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。2、運(yùn)用高速攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)閥芯振動(dòng)和閥內(nèi)瞬態(tài)流場(chǎng)的可視化的觀測(cè),研究了帶阻尼孔和不帶阻尼孔兩種閥體結(jié)構(gòu)的錐閥閥芯失穩(wěn)振動(dòng)型態(tài)及其對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)瞬態(tài)變化特征,得到了閥芯失穩(wěn)振動(dòng)型態(tài)與流量之間的關(guān)系。3、運(yùn)用頻譜分析的方法,研究了錐閥開(kāi)啟調(diào)節(jié)過(guò)程的閥芯振動(dòng)現(xiàn)象,揭示了調(diào)節(jié)過(guò)程中引起閥芯振動(dòng)的關(guān)鍵激勵(lì)因素;研究了壓力調(diào)節(jié)錐閥失穩(wěn)振動(dòng)時(shí)的系統(tǒng)壓力和閥芯位移等信號(hào)的頻率特性,獲得了引起錐閥失穩(wěn)振動(dòng)的主要原因。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH137.52
【圖文】：

博士學(xué)位論文流場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)下的動(dòng)態(tài)響力調(diào)節(jié)錐閥閥芯失穩(wěn)振學(xué)基金“單級(jí)壓力調(diào)節(jié)閥“******的研究”(2016研究綜述對(duì)圖 1.1 所示柴油機(jī)的燃是導(dǎo)致錐閥失穩(wěn)振動(dòng)的主閥開(kāi)展詳細(xì)研究，證明了路長(zhǎng)度較短的條件下，油

- 4 -如圖 1.4 所示，Kasai 運(yùn)用控制體的方法得到了錐閥的動(dòng)力學(xué)方程，并同時(shí)口管路的影響，建立了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)穩(wěn)定性判據(jù)分析了振動(dòng)的因素；在實(shí)驗(yàn)中，改變錐閥進(jìn)口管路長(zhǎng)度、彈簧剛度、進(jìn)口壓力、工作參數(shù)，驗(yàn)證了理論分析結(jié)果，研究表明：外部周期性擾動(dòng)因素是導(dǎo)致圖 1.4 Kasai 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D

【參考文獻(xiàn)】

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4 吳珊;毛旭耀;吳德發(fā);;直動(dòng)式海水液壓溢流閥的穩(wěn)定性能分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年10期

5 成兆義;;溢流閥動(dòng)態(tài)特性、噪聲分析及降噪的研究[J];流體傳動(dòng)與控制;2008年05期

6 劉曉紅;柯堅(jiān);;基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)解析的液壓錐閥噪聲評(píng)價(jià)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2007年22期

7 毛征宇;諶鐸文;胡燕平;;F型π橋溢流閥穩(wěn)定性研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2007年07期

8 賀小峰;王學(xué)兵;李壯云;;直動(dòng)式水壓溢流閥的動(dòng)態(tài)特性分析與試驗(yàn)[J];機(jī)械與電子;2007年02期

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10 賀小峰;何海洋;劉銀水;李壯云;王學(xué)兵;;先導(dǎo)式水壓溢流閥動(dòng)態(tài)特性的仿真[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2006年01期

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本文編號(hào)：2739517