本文關(guān)鍵詞：本質(zhì)安全型大流量電磁球閥的研究

  更多相關(guān)文章： 電磁球閥 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參數(shù)化分析 動(dòng)態(tài)特性 流場(chǎng)分析

【摘要】：在液壓支架的液壓控制系統(tǒng)中,基本上都是采用由先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)的主閥來控制油路的通斷。隨著液壓支架要求的移動(dòng)速度加快,主閥的流量逐漸增加,則對(duì)應(yīng)的電磁先導(dǎo)閥的流量也要增加,但目前常用的本質(zhì)安全型電磁先導(dǎo)閥的流量都較小,為1.6L/min,這使得研發(fā)設(shè)計(jì)大流量的電磁先導(dǎo)閥變得越來越重要。另外,大流量的電磁先導(dǎo)閥還可以直接替代小流量液控系統(tǒng)中的電磁先導(dǎo)閥與主閥的組合結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化系統(tǒng),還提高了工作效率。 本文通過分析常用電磁先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計(jì)出一種由螺線管式電磁鐵與操縱力較小的陶瓷球式閥芯的組合結(jié)構(gòu)的大流量電磁先導(dǎo)閥(也稱作電磁球閥)。通過對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行受力分析與計(jì)算,推導(dǎo)出電磁球閥的數(shù)學(xué)模型。并用MATLAB軟件對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)化數(shù)值求解,確定相關(guān)參數(shù)的初始值,并研究其動(dòng)態(tài)性能。 然后利用AMESim軟件,搭建由電磁球閥直接控制液壓缸與負(fù)載的機(jī)電液耦合系統(tǒng),分析閥芯位移、出口壓力、出口流量與壓力流量等特性。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的大流量電磁球閥響應(yīng)快,僅用0.006s便實(shí)現(xiàn)閥口穩(wěn)定開啟,其超調(diào)量也較小,僅0.2mm,在1.9MPa的壓差下,電磁球閥的出口流量達(dá)到8.3L/mmin,動(dòng)態(tài)性能與壓力流量特性優(yōu)異,完全符合設(shè)計(jì)要求。另外,閥芯行程、閥座錐角、阻尼銷配合間隙和固定阻尼孔直徑等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)電磁球閥特性的影響較大,需合理選擇其參數(shù)值。 最后運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)大流量電磁球閥的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析,得到流場(chǎng)的壓力云圖、速度云圖、湍動(dòng)能云圖和速度矢量圖,并討論不同結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)的流場(chǎng)性能,為其流道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供依據(jù)。仿真結(jié)果表明,錐面閥口處壓降梯度值較大,此處油液速度也最大,最高達(dá)到18.7m/s,湍動(dòng)能很大,最高達(dá)到1080kgm2/s2,但由于設(shè)計(jì)的電磁球閥的流道結(jié)構(gòu)相對(duì)比較合理,沒有出現(xiàn)明顯的負(fù)壓區(qū)和漩渦區(qū),進(jìn)出口處的壓力分布均勻,油液的流動(dòng)也均為標(biāo)準(zhǔn)的層流狀態(tài)。另外,開口度、閥座錐角和壓差對(duì)其流場(chǎng)性能影響較大,當(dāng)開口度為0.4-0.5mm、閥座錐角為30°-35°、壓差在額定范圍之內(nèi)時(shí),流場(chǎng)的綜合性能較好。 本文在大流量的電磁球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型的參數(shù)化分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,得出了一系列行之有效的研究方法,為大流量的電磁球閥的進(jìn)一步研究做出參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：電磁球閥 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參數(shù)化分析 動(dòng)態(tài)特性 流場(chǎng)分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 液壓支架的發(fā)展概況11-14
• 1.1.1 國(guó)內(nèi)外液壓支架的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11-13
• 1.1.2 液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓閥的研究14-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓閥的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)15-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)電磁先導(dǎo)閥的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)17-19
• 1.3 課題研究的背景、目的和內(nèi)容19-24
• 1.3.1 課題研究的背景19-20
• 1.3.2 課題研究的目的與意義20-22
• 1.3.3 課題研究的內(nèi)容與方法22-24
• 1.4 本章小結(jié)24-25
• 第二章 電磁球閥的數(shù)學(xué)建模與數(shù)值分析25-47
• 2.1 電磁球閥的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-29
• 2.1.1 電磁球閥的工作原理25-27
• 2.1.2 電磁球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 2.2 電磁球閥的受力計(jì)算與數(shù)學(xué)模型29-40
• 2.2.1 導(dǎo)閥的受力分析與計(jì)算31-36
• 2.2.2 電磁球閥的數(shù)學(xué)模型36-37
• 2.2.3 相關(guān)參數(shù)初始值的計(jì)算37-40
• 2.3 電磁球閥的數(shù)值分析40-45
• 2.3.1 MATLAB介紹與建模41-43
• 2.3.2 MATLAB仿真分析43-45
• 2.4 本章小結(jié)45-47
• 第三章 基于AMESim的電磁球閥耦合仿真47-71
• 3.1 AMESim軟件簡(jiǎn)介47-48
• 3.2 電磁球閥仿真模型的建立48-49
• 3.3 電磁球閥的變參數(shù)耦合分析49-70
• 3.3.1 電磁球閥的啟閉特性分析49-52
• 3.3.2 閥芯行程對(duì)電磁球閥的影響52-55
• 3.3.3 閥座錐角對(duì)電磁球閥的影響55-57
• 3.3.4 彈簧剛度對(duì)電磁球閥的影響57-60
• 3.3.5 阻尼銷對(duì)電磁球閥的影響60-63
• 3.3.6 固定阻尼孔對(duì)電磁球閥的影響63-65
• 3.3.7 閥芯質(zhì)量對(duì)電磁球閥的影響65-67
• 3.3.8 負(fù)載對(duì)電磁球閥的影響67-70
• 3.4 本章小結(jié)70-71
• 第四章 電磁球閥流場(chǎng)數(shù)值模擬分析71-89
• 4.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及FLUENT仿真軟件介紹71-73
• 4.1.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介71-72
• 4.1.2 FLUENT簡(jiǎn)介72-73
• 4.2 電磁球閥幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分73-76
• 4.2.1 流場(chǎng)模型的建立73-74
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分74-76
• 4.3 電磁球閥二維流場(chǎng)分析76-88
• 4.3.1 電磁球閥的流場(chǎng)性能分析76-79
• 4.3.2 不同開口度的流場(chǎng)分析79-82
• 4.3.3 不同閥座孔錐角的流場(chǎng)分析82-85
• 4.3.4 不同壓差的流場(chǎng)分析85-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第五章 總結(jié)與展望89-93
• 5.1 課題總結(jié)89-91
• 5.2 課題展望91-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-98
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：790511