锥型节流阀流量及噪声特性的研究

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锥型节流阀由于结构简单、密封性好、灵敏度高、抗污染能力强等优点,广泛应用于液压系统的主油路、液压阀的先导级和液压泵的调节机构中。由于锥型节流阀节流槽的结构众多,引起节流阀的流量特性、压力特性及气穴噪声特性等各不相同,从而对液压系统产生不同的控制特性,并伴随着不同程度的气穴噪声。这些问题不仅增加液压系统控制的难度,而且产生的气穴噪声污染环境,影响现场工作者的身心健康。深入研究锥型节流阀的流量特性和气穴噪声特性具有重要的理论意义和实用价值。本文通过ADINA软件中的流固耦合模块对矩形、U形和三角形节流槽的锥型节流阀内流场进行了流场仿真,并搭建了锥型节流阀流量及噪声特性试验台。通过对比,分析不同节流槽的锥型节流阀流量及气穴噪声特性。首先,综述了液压阀流量及气穴特性的研究现状,概述了研究中存在的问题;简单介绍了计算流体力学理论、气穴理论及声学理论。其次,利用三维软件Solidworks和有限元仿真软件ADINA建立了矩形、U形和三角形(45°、53°、60°)节流槽节流阀的仿真模型,通过流固耦合模块获得了不同节流阀的压力和流速分布特征,以云图的形式展示了锥型节流阀内流场的特性。最后,基于节流槽阀口的结构特征,推导了不同锥型节流阀的阀口过流面积计算公式;利用MATLAB软件编写了通用的计算程序;搭建了锥型节流阀流量及噪声特性试验台,获得了压力、流量和噪声的试验数据;结合过流面积计算程序得出了不同结构锥型节流阀的流量系数;同时,结合噪声声级和噪声频率,分析了锥型节流阀的气穴噪声特性。
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