【摘 要】
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单向阀作为一种结构简单、密封性好、开启无死区的基础元件,在气压传动与控制系统中有着广泛的应用,主要用来控制气流的流向。但是在实际工程中可能会因为单向阀结构设计不合理,使流体高速流经时产生漩涡或使阀芯产生高频振动从而引起噪音,或出现密封性不可靠等问题。随着单向阀在汽车气压制动系统中的广泛使用,对单向阀的性能要求越来越高,因此对单向阀在开启过程中的流场特性、阀芯振动特性以及关闭时的密封性进行研究具有非
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单向阀作为一种结构简单、密封性好、开启无死区的基础元件,在气压传动与控制系统中有着广泛的应用,主要用来控制气流的流向。但是在实际工程中可能会因为单向阀结构设计不合理,使流体高速流经时产生漩涡或使阀芯产生高频振动从而引起噪音,或出现密封性不可靠等问题。随着单向阀在汽车气压制动系统中的广泛使用,对单向阀的性能要求越来越高,因此对单向阀在开启过程中的流场特性、阀芯振动特性以及关闭时的密封性进行研究具有非常重要的意义。本文的主要研究内容为:（1）通过Fluent软件对不同开度下的单向阀内流场进行稳态仿真,对内部流场中的压力场、速度场、湍流动能分布进行分析。通过研究找出使流体产生漩涡的区域和原因,并对内部结构进行改进。（2）基于动网格技术对单向阀的开启过程进行动态仿真,发现阀芯在开启过程中产生了高频振动,位移曲线收敛较慢。针对阀芯振动问题,在Simulink中搭建阀芯的动力学仿真模型,研究单向阀各项参数对阀芯振动特性的影响。（3）基于单向阀的应用场景,在Amesim中建立供能系统模型,研究了单向阀关键参数对充气速度的影响,并搭建Amesim与Isight的联合仿真平台对单向阀关键参数进行最优化匹配。（4）在Workbench中对单向阀的O形橡胶密封圈进行仿真,研究了压缩量、介质压力、材料表面硬度等因素对橡胶圈密封性的影响。通过研究分析得出了对单向阀设计有益的结论:（1）通过对改进后的单向阀流场再次仿真分析,可以发现流体流经改进后的单向阀时能量损失有所减小。（2）通过对阀芯振动特性影响因素的研究,得到各项参数对阀芯位移的影响规律,发现由阀门结构所决定的阻尼长度是快速消减阀芯振动的重要因素,这对以后设计单向阀结构具有指导意义。（3）通过对单向阀参数的最优化匹配,提升了系统对储气筒的充气速度。（4）经过对密封圈的研究发现,密封圈的压缩量应控制在0.5mm之内,介质压力应该控制在1MPa以下,材料表面硬度选择60HA至65HA之间较合适。
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