液壓滑閥液固熱多物理場(chǎng)耦合分析研究.pdf

1、液壓閥是液壓系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)元件，通過(guò)控制內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)，諸如改變其方向、流量等，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，而滑閥又是液壓閥中采用最多的控制閥形式。
　　在液壓閥中，閥芯和閥套的間隙配合影響著系統(tǒng)的整體性能，如果間隙過(guò)大，液壓油可能會(huì)溢出，影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果間隙過(guò)小，操作力會(huì)增大，并且可能引起閥芯卡緊。閥芯卡緊是一種常見(jiàn)的故障，嚴(yán)重影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。而液壓閥內(nèi)，由于節(jié)流作用，油液通過(guò)閥口溫度會(huì)升高

2、，從而閥的溫度會(huì)升高。閥芯閥套隨著溫度升高會(huì)出現(xiàn)膨脹變形，從而改變了兩者之間的間隙，可能造成閥芯卡緊。綜上所述，對(duì)液壓閥的溫度和變形的研究具有重要的實(shí)際意義。
　　本文以Φ8通徑的三位四通電磁閥為研究對(duì)象，采用Pro/Engineer軟件建立幾何模型，在前置處理器Gambit軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，聯(lián)合Fluent與Ansys軟件進(jìn)行仿真模擬。由于液壓閥溫度升高是液壓油的粘性耗散的結(jié)果，要得到固體的溫度分布，必須先分析得到液壓油的溫度

3、場(chǎng)，所以先對(duì)流體部分進(jìn)行流場(chǎng)分析，再對(duì)固體部分進(jìn)行溫度分析和變形分析。
　　本文的主要內(nèi)容如下:
　　闡述了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了有關(guān)流體力學(xué)的基本方法和理論，對(duì)進(jìn)行流場(chǎng)分析所需要的控制方程和湍流模式做了簡(jiǎn)單介紹。建立滑閥的三維模型，利用CFD軟件FLUENT對(duì)流體的壓力、速度、溫度等進(jìn)行分析，得到不同工況下油液的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)。結(jié)合流場(chǎng)分析得到的液壓油的溫度場(chǎng)，在ANSYS軟件的Workbench平臺(tái)上分析得到滑

4、閥的溫度場(chǎng)及其變形情況。
　　分析仿真結(jié)果，得出以下結(jié)論:
　　在流體的溫度場(chǎng)中，最高溫度出現(xiàn)在閥口后部流體與閥芯細(xì)軸相接處的壁面部分。由此推斷，發(fā)熱的原因是液壓油的粘性耗散。在相同的開(kāi)口量和相同的壓差條件下，固體的最高溫度值要大于流體的最高溫度值，這是因?yàn)楣腆w的比熱容小于流體的比熱容。
　　對(duì)比兩種變形，發(fā)現(xiàn)受熱產(chǎn)生的變形量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受壓力產(chǎn)生的變形量，所以受熱膨脹是閥芯閥套在半徑方向發(fā)生變形的主要原因。根據(jù)變形規(guī)律