ＬＨＤＶ平衡阀芯仿真研究,  恩平路灯车出租, 恩平路灯车公司, 恩平路灯车   液压传动因其功率密度大、结构紧凑、工作平稳、可实现无极调速、爲于控制调节、易于实现过载保护等优点，自其产生以来，特别是在目前流体传动故术与徵亩子等行业相密切结合的情况下，液压传动广泛应用于各种机械设备当中。液压传动的介质是液压液，液压系统运行过程中，通过液压系和液压控制阀等元件共同作用控制，实现液压液有目的和方向的运动。在液压液运动的过程中，因为受到液压阀力的作用，其流动速度的大小和方向都在时刻发生改变，与此同时，液压液产生一个反作用于液压元件上的液动力。一般情况下，液动力分为稳态动力与瞬态液动力。液动力的产生和变化将影响液压阀的驱动力，并在某些工况下可能影响整个液压系统的稳定性、准确性和可靠性所以液压控制阀在阀芯设计中会充分避免产生过大的液动力。根据不同液压阀芯结构，在研究过程中需要考虑其自身液动力在不同方向上的分力，由于ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯在阀座控制下只能进行轴向直线运动，在ＬＨＤＶ平衡阀的研究工作中，只需考虑液动力在轴向上的分为。同时，由于ＬＨＤＶ平衡阀阀芯结构的特殊性，液压油对平衡阀主阀芯半球顶的压力可以实现定性定量计算，所以本处只将液压油进出平衡阀阀巷上节流孔时产生的反作用力定义为该阀的液动力，并对此液动力进行数学建樸和Ｆｌｕｅｎｔ仿真验证。而对于ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯液动力的推导，我们可以借鉴较为成熟的滑阀阀芯液动力推导过程。

      稳态液动力是指当阀芯稳定于某位置，阀口开度及其流量处于稳定状态时，流体为了克服液压阀腔的限制，自身动量发生变化而作用于阀芯。根据定义，我们设定ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯位移一定，由于主阀芯结构设计所致，该阀液压液只能从阀内部经阀壁上的径向节流小孔流出。流体液动力是流体流动方向发生变化时给阀芯的反作用力，根据动量关系可知，此时主阀所受稳态液动力计算公式.  Ａ／－流体动量改变量；流体的密度；０－单位时间里通过阀口的流量；Ａｆ－时间；。－上下游流速；－上游射流角；Ｖ－阀口处流体流速；０－阀口处射流角；当流经阀芯节流孔的流量稳定时，由液压传动连续方程可知：ＰＶｑＡｑ＝ｐｖＡ（３－主阀茫巧腔横截面积；主阀芯节流孔过流面积； 因此，公式（３－１）右侧第二项可以忽略不计，将公式简化为ＰＷ；＝—ｐＱｖＣＯＳ０, 主阀芯稳态液动力在主阀芯周向方向的分为方向永远指向阀芯尾端，即使主阀芯关闭的方向。所Ｗ忽略上式中正负号影响，稳态液动力的计算公式知，由于ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯结构的特殊性，阀口处射流角9０°，所以该阀静态液动力ｆｓＷ０，在对其分析过程中可以忽略阀芯静态液动力的影响。相比较于稳态液动力是主阀芯固定于某处时，流体动量变化对主阀芯的反作用力，瞬态液动力是主阀芯运动过程中，流体动量变化对主阀芯的反作用。因主阀工作过程中油液流向只有一个，所以 ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯瞬态液动力分解，主阀内油液流动速度改变时，该部分油液会产生一个水平向左的反作用力，但是由于主阀芯左侧无台肩结构，所以该作用力作用于ＬＨＤＶ平衡阀阀座之上，不对主阀芯受力产生影响，即ＬＨＤＶ平衡阀主阀无瞬态液动力影响。因此，该阀瞬态液动力Ｆｔ=０，在对ＬＨＤＶ平衡阀各项性能分析过程中可以无需考虑阀门受力的影响。 通过理论分析，ＬＨＤＶ平衡阐在工作中，无需考虑液动力。

      棋拟仿其抢证使用计算流体动力学（ＣＦＤ）对ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯结构内部流场进行仿真分析，对主阀芯不同位移工况下的阀赔出油角度进行模拟仿真验证，并对各位移工况下ＬＨＤＶ平衡阐主阀《静态液动力进行统计验证。首先建立ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯的王维模型，然后通过Ｂｏｏｌｅａｎ模块抽取主阀芯内部流场模型。 将主阀芯流场模型进行分块，使用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭ网格划分软件对上述ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯的内部流场各块进行结构化网格划分，然后将各个分块网格进行组装，形成整体内部流场的网格。同样的方法将外部流场进行网格划分，并将内外部流场网格模型组装。对ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯巧部流场进行仿真计算，通过ｕｅｎｔ进行流场仿真，分别查看不同工况下各截面节流口阀腔出油截面速度矢量图和压力云图。不难发现ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯节流口周向的射流角约为９０°。不难发现ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯节流口处压力对称分布。

    

   通过对ＬＨＤＶ平衡阀内部组件的安装分析我们可知，该平衡阀的主阀芯控制弹黃预紧力为１１００Ｎ。通过观察液动力仿真数据可知，ＬＨＤＶ平衡阀在工作中最大稳态液动力仅为８．１Ｎ，仅为平衡阀主阀芯预紧力的０．７４％，其对主阀芯运动的影响可以忽略不计。对上述分析进行总结，我们可以容易得到结论：液动力占比主阀芯平衡时同侧受力较小（小于０．７４％），对平衡阀主阀芯受力不构成实质性影响，在主阀芯数学建模中可以不考虑液动力。

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   平衡阀工作过程中首先通过先导阻尼网络控制主阀芯的开启程度，从而改变流体流经主阀芯的通流面积，造到调节遁过主阀芯流量的目的，在ＬＨＤＶ平衡阀建模过程中需要对主阀芯遁流面积随位移情况进行精确等效计算。根据阀口分布形态的不同，液压控制元件的阀口形式可分为全周开口形式和非全周开形式。其中，非全周阀口被广泛用于控制阀口，主要是因为其特殊的阀口形态可实现通流面积随着卡扣开度的变化进行复杂变化的特点，同时非全周开口具备启闭稳定性强的能力，容易达到控制阀的连续性控制要求。传统的非全周开口主要有Ｌ形、Ｖ形、Ｕ形、Ｋ形节流槽等及他们的组合形式，传统非全周开口的研究情况己经较为完善。ＬＨＤＶ平衡阀为了能够实现高精度的流量控制，其主阀芯阀口形式化采取了特殊的非全周开口形式，其主阀《阀口采用在中空圆控阀芯径向位置上分布５个不同直径的节流小孔，个节流孔的半径依次为０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、２．６ｍｍ、３ｍｍ、３ｍｍ，其分布情况如下图所示。平衡阀工作时，主阀芯在阀座内沿正向移动，油液由主阀芯内腔流经各开启的节流孔回流。平衡阀工作时，主阀芯在阀座内沿正向移动，油液由主阀芯巧腔流经各开启的节流孔回流。 此时，主阀芯的过流面积是全部打开节流孔过流面积与部分节流孔过流面积之和。由几何关系可知，此时全部通流或部分通流节流孔的通流面积为节流孔ｉ通流部分径向投影面积，其玉维图及解析视困如困３－９所示，在此，我们将Ｗ部分打开节流孔为例进行过流面积公式推导。 通过测量主阀芯和各节流孔的相关参数，利用ｍａｔｂｂ编译上述椎导公式，巧们可以将阀位移一过流面积相关数据准确计算出来，并通过ＭＡＴＬＡＢ或者ＡＭＥＳｉｍ将其阀芯开度－通流面积曲线绘制出来。通过观察计算结果可知，当主阀芯开度较小时，其通流面积随着主阀芯位移的增大而缓慢增大；随后，随着位移的增大，其通流面积随着开度的增大基本呈现线性增大。说明ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯节流口的设计很巧地实现了该阀的控制要求。

    根据ＬＨＤＶ平衡阀的结构原理及元件结构构成，利用ＡＭＥＳｉｍ仿真软件中的机械库、液压库和液压元件ＨＣＤ库建立该阀的仿真模型。根据该ＬＨＤＶ平衡阀的时机结构，主要包括液控阻尼网络、溢流阀、旁路单向阀和主阀芯等部分。如上文所述，该阀的主阀芯节流口非常规节流口，首先采用么式法，利用Ｍａｔｌ化编程计算该阀主阀芯通流面积，再将上文求得的主阀芯开口量－通流面积曲线导入主阀芯阀模型之中。同时由上文分析知主阀怒可以忽略液动力的影响，因此在参数设置中，将主阀芯节流孔射流角设置为９０°。根据上节所述巧平衡阀仿真模型，对平衡阀进行计算仿真，根据其仿真结果，分析其单向导通特性、控制特性、开追压力、微动特性，尤其是ＬＨＤＶ平衡阀的动态阶跃响应特性和负载振动特性。

   单向导通特性设置,  ＡＭＥＳｉｍ仿真模型中换向阀左位机能，仿真其单向导通响应速度。该ＬＨＤＶ平衡阀单向导通响应时间仅为２０ｍｓ，且通流流量较大，说明单向导通特性优良，可以实现路灯车的臂架的快速展开作业。设置ＡＭＥＳｉｍ仿其模型中负载液压位不同的恒定受力，从而设置ＬＨＤＶ平衡阀的初始负载压力机分别为０、５ＭＰａ、ｌＯＭＰａ、２０ＭＰａ、２５ＭＰａ，然后条件控制压力化由０慢慢增加至１８mpａ，然后再将控制压力慢慢降至０，得到ＬＨＤＶ平衡阀各初始负载压力下其控制压力化－负载流量如的仿真曲线，当控制压力小于各初始负载压力工况下的开启压力时，平衡阀处于完全关闭状态，无负载流量，完美地实现了平衡阀的自锁功能；当控制为缓慢增加时，负载流量化非常缓慢增加，而在缓慢增加一定程度后，负载流量随着控制压力的增加几乎呈线性增加，这一结果表明，该ＬＨＤＶ平衡阀在小流量阶段具有非常高的分辨率，可以实现很好的小流量控制需求，而后续线性增长关系说明该ＬＨＤＶ平衡阀具有良好的控制特性，易于机械臂架实现控制操作；最后阶段，负载流量随着控制压力的增大呈现较小斜率的线性增加，通过读取仿真数据不难发现，出现该情况的原因在于ＬＨＤＶ平衡阀主阀芯邑达到最大位移，后续的负载流量变化情况符合流量方程，此情况可以有效防止负载液压缸在承受较大负载时过于快速下降而产生危险工作状态，属于巧妙地安全设置。综上，ＬＨＤＶ平衡阀具有良好的控制特性，在小开口工况下负载流量缓慢增加的特征明显；在较大流量阶段可实现负载流量随控制压力的快速线性增长；在主阀芯最大工作位移时，负载流量随着控制压力增大Ｗ较缓慢速度线性增大，避免了路灯车臂架系统出现危险作业的情况。

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