液壓泵閥空蝕特性的研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的液壓技術(shù)已經(jīng)成為一門基礎(chǔ)技術(shù)，它對現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)的進(jìn)步有著重要的影響。近年來，液壓技術(shù)將微電子技術(shù)和大功率控制對象緊密連接起來，成為現(xiàn)代控制工程中重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)和手段。 當(dāng)前，液壓技術(shù)主要的發(fā)展方向?yàn)楦邏?、高速、大功率、低噪聲、高可靠性，高集成化，并取得了重大的發(fā)展。但是，在高壓和高速液壓系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象。由于空化現(xiàn)象不可避免地產(chǎn)生氣泡，如果對氣泡潰滅的位置控制不

2、當(dāng)，氣泡就會在固體壁面附近聚集，甚至潰滅，進(jìn)而造成液壓元件的空蝕破壞，同時伴有強(qiáng)烈的空蝕噪聲。由于空化與空蝕問題對液壓系統(tǒng)危害的嚴(yán)重性和復(fù)雜性，實(shí)際工程中需要在現(xiàn)有的條件下運(yùn)用簡單的技術(shù)和方法，準(zhǔn)確、快速地判斷元件的空蝕和噪聲特性。 針對上述問題，本論文采用的研究方法是，利用流場CFD數(shù)值計算、噪聲試驗(yàn)、流動可視化，和空蝕噪聲理論分析相結(jié)合的手段，對高壓、大功率系統(tǒng)中的主要元件——高壓軸向柱塞泵和液壓控制閥節(jié)流部位的空蝕特性進(jìn)行

3、深入系統(tǒng)的研究。對柱塞泵設(shè)計過程中的空蝕特性，提出一種通過分析減壓槽出口處的射流方向來評價高壓軸向柱塞空蝕特性的方法；另外，對液壓控制閥設(shè)計過程中的噪聲特性，提出一種基于沿流動方向，分布閥座上的壓力和速度方向的空蝕噪聲特性評價方法。 論文主要內(nèi)容包含以下幾個方面： 1)從空化與空蝕理論出發(fā)，分析了高壓系統(tǒng)中液壓元件空蝕破壞的機(jī)理。從聲源和聲音傳播角度出發(fā)，提出了如果空化泡的潰滅中心點(diǎn)離固體壁面遠(yuǎn)時，振動就會被液體衰減，噪

4、聲就??；反之，潰滅中點(diǎn)離固體壁面近或在壁面上時，振動不但不會被衰減，還很容易通過固體傳到空氣中，噪聲就會很大。由此得出結(jié)論：不管從控制液壓元件的空蝕還是控制噪聲方面考慮，都應(yīng)該通過改變元件結(jié)構(gòu)，使空泡潰滅中心點(diǎn)遠(yuǎn)離元件的固體壁面。 2)通過對論文中所用CFD技術(shù)知識的介紹，為解析建模提供了理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，考慮液壓油的可壓縮性，利用移動網(wǎng)格技術(shù)建立了軸向柱塞泵配流過程的三維瞬態(tài)計算模型；建立了兩種結(jié)構(gòu)系列液壓錐閥的二維穩(wěn)態(tài)模

5、型，以及兩種結(jié)構(gòu)非全周開口液壓滑閥的二維穩(wěn)態(tài)模型。 3)通過對高壓軸向柱塞泵配流過程進(jìn)行CFD數(shù)值計算和試驗(yàn)研究，結(jié)合射流和空泡潰滅理論，分析了高壓軸向柱塞泵泵腔內(nèi)產(chǎn)生空蝕的原因。最后，提出了一個通過分析節(jié)流槽出口處的射流方向來評價高壓軸向柱塞空蝕特性的空蝕評價方法，即將節(jié)流槽出口的射流角范圍30°～60°作為評價高壓軸向柱塞泵空蝕特性的標(biāo)準(zhǔn)。 4)對液壓控制閥的節(jié)流特性進(jìn)行了CFD數(shù)值計算和試驗(yàn)研究。結(jié)合噪聲傳播理論和