一种液控单向阀阀口流道分析及改进.pdf

一种液控单向阀阀口流道分析及改进口赵德新口袁锐渡口耒耿寅口昊松涛口袁玉比昆日日I 大{ n 电I ≠＆昆日6 5 0 0 9 3搏i 十％7 一 * } 自目．} t №* 口 n u e m “ * } 自目日a t * ■辊* 自* ，井 目目口a* n 鼻≈lt e * m H * ＆t * “n m 目∞口 } ， * T ＆* 。* t 目．t ＆} 自一F l u e n t ∞真值*十日 粪{ r H l 3 7 5 2女■杯m 日2 童■{ t 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 1 0 4 0 0 1 4 0 3一十完挂的液压境m 动女元件执行元件、控制元件辅助元件和液压油5 部分组成．液控单自阍属于控制元作在液压系统十起着重要作用主要应用于保持雎力液压缸的支撑、疆班缸的自锁，大流量排油等．这种阿在煤矿机械的液雁支护设备中占有重噩的地位。B 有的研究工作分析r 阀流体∞建度分布埚流的产生与消* 等本文采用TF I ⋯t 软件进行T 仿真．分析T 阀苏内部流体压女升啼状况、阀口的速度分布和瑞动能等进而对谴控单向阀进行T 优化和改进。1 液控单向阀的工作原理液控单向J 珥结构如蹦】所示，工作厚理为j 控制油uK 无压力油通过时．它和普通单自阀一样．压力油只能mP ．流自P ，，不能反目倒流。若从控制油口K逋人压女浦时目控制活塞右侧a 腔通泄油口．活塞右移推动顶杆顶开阔芯使通口P ．和P 接通．油灌就可在两个方向自由通流。2F l u e n t 软件简介计算流体动力学 C Y D 目z 建立在经鼎流体动力学自数值计算方位基础之上酌一门新型独立学科。F h ”m是目前目际上＆较流行的商硐C F D 软件包．它具有丰富的物理模型．先进的数值方法和强大的前后处理功能日u 用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动．由于采用T 多种求解方法和多重月格加速“} N 目▲m1m 十m Ⅲ№衄2 0 l l ／4收敛技术因而n ⋯t 能达到最佳的收敛速度和求癣精廑．灵活的非结构化阿格和基于解的自适应目格技术及成热的物理模型使F 1 u e n t 在m 流、传热与相变化学反应与燃烧、多相硫、旋转机械、动／变形月格、噪声、材料加T 燃料电池等方面有广泛应用。3F l u e n t 模型的建立及其解析假定3 1c F D 分析模≈嗣2 为液控单向阀的流道 雏结构用锥阃内的实际流动是三维的但考虑到流动的特性及计算机容量将闻自的流动近似为不可压缩．恒定的牛顿流体f 目速度梯度变化时．动女黏腰不变 ．根据液压油在阁道内的流动轨迹．应用I n v e r t t o t 维绘罔软件．绘m T液压油在闻道内的三维模型如图3 所示。32 解析假￡在计算过程中对模型作了如下的解析假定1 流动介质为{ 盘压油的条件参数为密度为8 8 9k 湘，．动力黏度为1 03 8 8P as ．№热为I8 4 5J ／k g 。2 、{ 斑压油的日压缩性彳艮小压力每增加1 0 13k P a 一个大气压 时．其体积变化不到万分之一，因而在计算过程t } 完全可以忽略压编性的影响．接不可压缩处理．3 该模型中的雷诺敷R e 7 20 0 0 ．远大于临界雷诺数目此液压油在阔道内的流动状态是湍流．故采用 一s 湍流方程进行计算．4 隶解离散 程组用S I M P L E 法4 计算网格与边界条件4 I 目格Ⅻ舟韧始计算网桔由G A M B I T 程序完成．其中壁面速度梯度和阀r I Ⅸ域静态压力鞍★．日此采用TF L U E N T 的自适应功能对网格进行细化处理u 获得更好的末解精度。茸月格划分结构如目4 所示。424 界条件∞设￡ 塑竺 竺 自 董熹KP 万方数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 存仿真计算中设定蝴1 1 开度为05m m 嗍的进口液压∞的速度女5 仿真及其结果分析n 廑为05m m 时的州口流场数值仿真结果日5 u 为M 的静压丹布云日从目十日“看m 液体喷m 删口后在目口处中心内肜戚较大的胀降尤萁在目口处流体在阀座锐缘产生分离在阀芯的人口址的压力为1 0M P a 在阀， mL 】处为2 I IM P a 杠№区域内有相对较大的压降。目5 f h 为周的连厦丹布i 附从目十一r“看m 在闷芯的人口处产生速度较大的目流现象阀芯处发生流体的分离现象在附腔 形成两个旋m 位于恻一S ∞ 口处H 度№计№较大并且在删芯∞人和m 口产生T 很大的速崖差∞耗T t 漉运动的能Ⅲ导致压降与能量的降低Ⅷ5 c 女N ∞湍动能6 ■从圉中日知在阀[ J 处湍流动能最大能量损失’要集中在阀口而且旋涡产生的地方镐流动能减小目时m现低压E 另外在阀的＆n 拐角趾产生r 湍动能的旋月也损失T 一部分能量。6 液控单向阀的阑口的结构优化m 前面对渣控单自树阎口流场仿真分析可知自f 主阀芯与主削套形成的喷口处流傩受结构甩制突然扩散从而引起流场流线的剧烈变化拐角处＆现旋涡耗散流体动能．这些都会造成鞋大的压力橱戋目此对阀口灶结构进行优化可“提高液控单向闻∞性能。蛮践证日．在纯水控制阀中采用一衅Ⅻ球头形、抛物面形等特殊结构形式对于避免或减轻气蚀提高阀的性能、延长苴使用寿命是* 常有效的措施．6 l 液控草自目月口自结* ＆进为使流场疯线平滑优化后的主阀，* 在喷口拐角处做成圆弧形的过渡面这样可避免死角并且在与锥阀而密g - R 相配台的阐体L 开＆05m m ∞目弧过渡断使流体经过阀时能分级降压从而溅小气蚀∞产生．优化后的渍压闻流遭 维结构Ⅲ如目6 所示。62 漉控单自目优化镕日骨鼻自分析闭7 为结构优化后的同格划分目目8 为优化结陶的忻真结果，自目8 a 与图5 a 相№较，可以看m结构优化后的阿芯 口处的压A 为6 1 4M P a 削芯＆口处的压女为43 9M P a 看“肴m 改进后的阀芯魁白勺压降变小T ．故优化后的结构有益r 抑制气穴同时Ⅱ“看＆优化后∞阀m 口眶山六于优化前据此可知优化后的结构较优化前更益于抑制阁u 气穴的发生其最／】、静压 在十问腔故气蚀应蔽发生存此扯自干气蚀与阁口压山差有关压 芹小有利于降低气蚀采用巾间腔结构有利于舟组降压益于减小气蚀从目8 b 可“看m 结构优化后．目流依然是阀腔内漉动的主要特征．优化后∞流场中形成T 一十尺度更大的旋Ⅸ。这主要是日为锥面的导目作用造成的．在优化后．流体在圆弧面∞引导下流自B 口这使得萁气蚀破坏R 后移对阀芯最重要∞垃赢阀口f 密封带1 起到一定的保护作用。自图8 c 可“看m 优化后阎口湍动能较优化前小过说明其能量损失小压降小益于抑制气穴的发生，7 结论通过流体仿真戟悍F 】⋯I 对渣控单向目的流道进行可视化分析可以得m 下面∞结论I 利用F I ⋯I 软什进行仿真时在对阀内流体进行瑚格划分时月格划分的越细密．仿真的结果越真切为设计提供的数据越精确。2 流体通茸液控单自阀后阀腔自会产生目流和自照 竺 竺12 1 1 1 1 ／4 刨 万方数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 水润滑推力轴承承载力影响因素及提高方法研究4口张霞。口周勇’口王新荣。口李延斌I ＆} 斯女{ n * I E { 麓黑龙Ⅱ佳 斯1 5 4 ∞72 佳 ％自m rg 芷Ⅱ佧 M1 5 4 0 0 7擅iP I * T 自* t 特* 。* * ￡1 z T t ‰十 m * 女* t ∞* * H * 自 自■4 女} t 女∞目童≈“ 7 9 * * H 女7 H * “} } 女日z * ．* t 目 * ■ i } t 女中目 女{ T G , 1 6 4女■标* 日A女章嗣号1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 1 0 4 0 0 6 0 4新型反应堆主幕多％用屏蔽电机作为动力缱受{ 统环境限制．H 能采用水润滑轴承结构。水润滑摊力滑动轴承是屏蔽电机中∞监键部件之一其承载力直接决定r 泵负荷功率的 小和使弁I 寿甜。目此坩水润滑推，J 轴承承鼓山的研究。成为重要课题．1 水润滑推力轴承承载特点水是一种低黏蜃试体往5 0 ℃时水的绝埘黏度约为进平№黏度的l 坫5 ，根据雷诺 R e y n o [ d 5 方程．溜精* * “ 口F { * ￡m 日 镕目．1 1 5 2 1 2 8 3 * R Ⅻ．2 0 1 0 J 0 月液膜的承载能 与粘鹱戚正＆与腱厚的平方成反m 。在其他瓣件都相同的情况下为获擤相同的承载能力．水膜的厚度仅为油膜厚度的1 ／8 通常只有几个撤水．此时水膜雕“形成造成水润滑轴承承载能力＆软低．涟体动压推力轴最采用可倾瓦式环形结构．自若干扇形瓦块和推力盘组成。瓦块呈期彤其径自K 寸6称为瓦宽，平均半径的周向尺寸f 秣为瓦长． 。、k 分剐是进、m 口处的水膜厚度，d 靠l ／h 2 称为闻隙％L 为支点距进口处的距离。现候设渭滑{ 戎是牛顿流体渣动是层流．忽略重力和惯性力影响压力沿膜厚方向旋涡。模拟得到的赢场表明气穴基车上在阀口锐缘灶、阀鹰{ 井角处的旋隅M 及T 游旋锅区发生。气穴发生№较严重的Ⅸ城对应流场雎力低的区域．其程度与1 醺压R 范M 及压力分布有直接的* 系．3 由于液控单向脚锐蜷处易十发生气穴．采用圆弧曲而芷魂有益于械小气亢。4 对渍控单向阀脚n 结构进行优化后其抗气蚀性蟾有所增强但大R 度的旋涡仍无{ 击消脒。参考文献1 ] 住* 自嘉锐渡．李“g 一 纯术％＆例＆m 嘲∞Ⅻ日i m H * ＆ 进[ J 】m 悼传女与挣d ．2 0 0 9 5 2 ] 饼* 女．日■{ ．月十％ * Ⅲ＆制R m ％进* H 1 十日| 囹2 0 1 1 ／4n * I a ．2 0 0 4 ．1 S 】5 k 1 4 0 0 - 1 4 0 4[ 纠≈鞔承Ⅱ＆倒瀣藏周∞W R [ D 1 E * 十科拄大}2 0 0 7[ 4 ] 扬目来，“ * ． ∞纯水准Ⅱ傩阁栩口* 场气R ∞c F D *究【J 】n 床与* Ⅲ，2 0 0 7 1 陋’ * №阀芯动E E * Ⅲ惟国内8 瘴场的C F D 计算[ D ] g Ⅲg T ★聿．2 0 0 5哺，日永；，月单．扬4 女目 结挎对％木＆* 月n n 特＆的g 目Ⅲ￡⋯m n * { 报．2 0 0 5 8 15 0 - 5 4 ．[ 7 ，扬目来目目雷，※≈目，等％m ＆Ⅲ罐辫结构∞m m *”与m 场的散值升* 圳* Ⅲ；≮自2 0 0 5 S 8 0 ．8 2 垒 编辑凌云机艟制碴4 9 卷第湖期崩k 万方数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m