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多路阀作为液压挖掘机液压系统的关键部件,确定了液压泵向各液压执行元件的供油路线和供油方式,液压执行元件动作时的流量分配及如何实现复合动作,直接决定了液压挖掘机的工作性能。目前,国产高性能液压挖掘机所使用的多路阀基本依赖进口,成为制约我国液压挖掘机产业发展的瓶颈。 为了推进挖掘机多路阀国产化的进程,本文以SY210C8M液压挖掘机多路阀铲斗联为主要研究对象,进行了系统建模仿真和阀内流场的仿真研究,初步验证了模型建立的可行性,分析研究了铲斗阀内部流场的流动特性,为缩短液压挖掘机多路阀的设计开发周期和阀芯结构的优化设计提供了重要参考依据。 阐明了课题的研究背景及意义,介绍了液压挖掘机多路阀的常用结构形式及其优缺点,并针对液压挖掘机多路阀的研究现状进行了综述。 分析了液压挖掘机典型液压系统中的全功率控制系统和负流量控制系统的原理与特性,对SY210C8M液压挖掘机液压系统的基本回路进行理论分析的基础上分解了SY210C8M液压挖掘机工作装置的多路阀液压系统工作油路。 对多路阀阀芯进行精密测绘并建立了阀口结构模型库,应用数学方法推导了阀芯上三种典型形状的节流口(U形、斜坡U形、U+U形)的过流面积计算公式,基于MATLAB编写了对应的计算程序,比较了它们的流量特性和调速性能。以铲斗联阀为例,对铲斗外摆和内收过程中阀口的过流面积进行了解析,得出了阀口过流面积随阀芯位移的变化曲线。 利用液压软件仿真平台AMESim中的HCD库和PLM库建立了SY210C8M液压挖掘机铲斗液压回路仿真模型,通过仿真结果分析了仿真模型或参数设置中需要改进的方面,初步验证了仿真模型的合理性;根据液压系统原理,建立了动臂和斗杆复合动作的AMESim液压系统模型。 建立了铲斗联阀腔与阀芯之间的液体流道模型,通过基于Fluent的流场仿真对流场的流动特性进行了分析,得到了在进出口压差一定和进口流量一定的条件下,阀口处压力损失、漩涡气穴、阀芯所受的液动力等随阀口开度变化的一些规律,为液压挖掘机多路阀节流槽阀口结构的优化设计提供了重要依据。