發(fā)布時間：2020-08-28 12:51

　　 滑閥是液壓閥的基本結(jié)構(gòu)形式之一,其高度一般為數(shù)微米至數(shù)十微米,工作過程中,侵入配合間隙的敏感固體顆粒,可能會造成運動副摩擦磨損,甚至誘發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象,嚴重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。因此,研究滑閥間隙中固體顆粒的運移特性對揭示滑閥滯卡機理,提出滑閥抗污染方法,提高液壓系統(tǒng)可靠性具有重要意義。本文以實驗手段為主,結(jié)合理論分析和數(shù)值計算,探索單個固體顆粒在滑閥間隙模型中的運移特性。設(shè)計簡化放大的可視化實驗?zāi)Ｐ?搭建實驗臺,用高速攝像方法獲得單固體顆粒的瞬時運動圖像。理論方面,對滑閥間隙中固體顆粒的形貌進行等效參數(shù)化,分析滑閥滯卡機理,對滑閥間隙原型和實驗?zāi)Ｐ椭袉蝹�固體顆粒的受力進行分析和簡化,得到兩種情況下顆粒所受的主要作用力。簡單介紹了COMSOL Multiphysics仿真軟件,調(diào)用其中的流固耦合模塊,選擇移動網(wǎng)格法作為數(shù)值研究方法。數(shù)值模擬方面,計算單個正方形顆粒在滑閥間隙二維放大模型中的瞬時運動過程,發(fā)現(xiàn)顆粒在間隙中運動時發(fā)生了旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,其運動軌跡上下波動,呈正弦線狀分布;顆粒從間隙進入矩形均壓槽時,卷入均壓槽的流場漩渦中,繞均壓槽壁面旋轉(zhuǎn)運動,難以流出均壓槽,顆粒自身也在旋轉(zhuǎn);均壓槽大小對顆粒運動軌跡影響不大,均壓槽形狀對顆粒的運動軌跡有一定影響。實驗方面,根據(jù)滑閥間隙原型結(jié)構(gòu)研制放大的可視化實驗?zāi)Ｐ?設(shè)計搭建單個固體顆粒在模型中運動的可視化實驗臺,設(shè)計制作1mm3的鋁質(zhì)金屬顆粒,選擇純凈水作為液相介質(zhì),用高速攝像方法獲得單個顆粒在可視化模型中瞬時運動過程的清晰圖像。實驗結(jié)果表明:顆粒在間隙流場中翻滾前進,運動過程中發(fā)生了三維旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,運動軌跡近似呈正弦狀;多個顆粒進入矩形均壓槽后,隨著流場壓力的建立,其運動軌跡有所變化;改變均壓槽大小,對顆粒運動軌跡影響不大;改變均壓槽形狀,顆粒運動軌跡不同。結(jié)果表明固體顆粒在間隙流場中運動時發(fā)生了旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,由于運動副表面微觀形貌不規(guī)則,顆粒的旋轉(zhuǎn)運動使其與配合間隙表面接觸、摩擦,當閥芯動作時,有可能誘發(fā)滑閥滯卡。在不同條件下,顆粒會滯留在均壓槽內(nèi)或流出均壓槽。這為探索固體顆粒滯卡滑閥機理提供了新的思路,為防止顆粒進入間隙,引導(dǎo)顆粒流出間隙,消除滑閥滯卡現(xiàn)象有重要意義。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH137.52
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文芯上的均壓槽形狀、大小，間隙內(nèi)顆粒物運動特性等因素均會對間隙內(nèi)流場造成不同程度的影響，有可能引發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象。在實際工作中，若出現(xiàn)滑閥滯卡，將會造成控制閥響應(yīng)遲緩，嚴重時會造成閥芯完全卡住，致使換向閥不能換向等現(xiàn)象，甚至威脅相關(guān)設(shè)備及工作人員的人身安全[13]。

碩士學(xué)位論文芯上的均壓槽形狀、大小，間隙內(nèi)顆粒物運動特性等因素均會對間隙內(nèi)流場造成不同程度的影響，有可能引發(fā)滑閥滯卡現(xiàn)象。在實際工作中，若出現(xiàn)滑閥滯卡，將會造成控制閥響應(yīng)遲緩，嚴重時會造成閥芯完全卡住，致使換向閥不能換向等現(xiàn)象，甚至威脅相關(guān)設(shè)備及工作人員的人身安全[13]。

變形后的間隙均壓槽內(nèi)固體顆粒更易高度聚集。楊旭博[43]運用Fluent 和ABAQUS 仿真軟件對U形閥口進行流固熱耦合計算，探究了閥口開度、閥口壓差和閥口流量、節(jié)流槽個數(shù)、高度和特征深度對滑閥內(nèi)流場、閥芯溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場和形變場的影響。瞿道海等[44]針對穩(wěn)態(tài)液動力影響溢流閥調(diào)壓精度的問題，建立了內(nèi)流式滑閥液動力數(shù)學(xué)模型，利用 CFD 仿真了考慮配合間隙的滑閥模型，并搭建了試驗平臺以驗證模型的正確性，研究了不同配合間隙對滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的影響。Wenhua Jia[45-47]等將實際生產(chǎn)中閥體與閥芯的錐形配合間隙流場沿圓周展開成一圈傾斜平面縫隙，建立了帶偏心距和一定錐度的滑閥卡緊力學(xué)模型，但其有一定的適用范圍，不能應(yīng)用于所有工況。針對滑閥污染滯卡的解決方案也取得了一定研究成果。劉新強、馮貽江等[48-49]針對滑閥間隙中敏感顆粒造成的滑閥污染滯卡問題，分析滑閥、阻尼孔受污染物影響失效原因。設(shè)計了擋污環(huán)形槽、微型過濾器兩種液壓閥抗污染結(jié)構(gòu)，并通過增設(shè)間隙過濾槽（如圖 1.3），設(shè)計了一種抗污染先導(dǎo)式溢流閥，可以減少固體顆粒進入液壓閥配合間隙，有效提高滑閥抗污染能力。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2807599