多路阀流场压力分布特性及集成化压力测量方法研究

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近年来,多路阀作为工程机械的核心控制元件逐渐开始向智能化和集成化的方向发展。压力传感器是实现智能化液压阀状态监测和实时控制的基础认知元件之一,实现多路阀与传感器的集成对多路阀的智能化发展具有重要意义。但目前压力传感器集成位置的优化及传感器测量精度的提高仍有待于进一步研究。因此,本文针对一种负载口独立控制的大流量多路阀,研究其在不同进出口压差与开口度时节流口下游腔壁的压力分布特性,并提出一种集成化压力测量方法,实现对多路阀腔内压力的稳定测量,从而为智能化多路阀压力控制、流量软测量计算及流量控制提供理论依据。针对多路阀腔壁压力的分布特性,本文通过多路阀流场进行三维建模。研究不同工况下多路阀稳态流场中的腔内压力分布情况,分析传感器不同设置位置的压力差。采用大涡模拟的湍流模拟方法,研究不同工况下瞬态流场中多路阀腔内的压力波动特性,分析瞬态流场的压力脉动幅值。通过在壁面划分不同区域,在区域内设置均匀分布的压力监测点位,代表当前区域内的压力表现。综合分析各区域的压力误差及压力波动情况,为阀腔内壁压力测点位置范围确定提供依据。通过分析多路阀的组成结构,本文提出一种可行的集成化压力测量方法,实现压力传感器的集成化安装与测量。分析多路阀负载侧阀腔中所面对的复杂压力情况,为稳定压力测量和对高频压力干扰进行抑制,本文设计一种位于传感器压力传递通道中的阻尼孔-镇定容腔结构,在考虑油液可压缩条件下建立有限元仿真模型,进行瞬态流场仿真,分析不同测量压力工况和结构参数下的压力波动抑制特性,搭建压力测量试验台,对不同结构参数的阻尼孔-镇定容腔的压力波动衰减特性进行实验研究,得到阻尼孔-镇定容腔结构的压力波动抑制效果,并对仿真结论进行验证。
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