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斜坡形节流槽阀口流量系数的研究

更新时间:2016-07-05

节流槽阀口滑阀由于具有流量调节范围宽、面积梯度易控制等优点,被广泛应用于比例阀和伺服阀等控制元件中[1]。通过合理配置节流槽,可以获得丰富的多级阀口面积曲线,实施对流量的多级节流控制,满足不同工况下液压执行机构对运动速度的要求。阀口流量特性是液压控制阀的基本特性,流量系数是衡量阀口流量特性的关键参数。研究表明[2-4],节流槽阀口的流量系数与结构参数、阀口开度、液流方向等密切相关。因此,若要实现流量的精确控制,必须对阀口流量系数的变化规律进行深入研究。由于节流槽形式的多样性,节流槽阀口流量系数的研究资料较少,研究有待深入[5-6]

1 斜坡形节流槽阀口过流面积的计算

1.1 阀口过流面积的计算方法

图1为阀口坡角为β的斜坡形节流槽结构简图,通过阀芯与阀套的相对运动,改变阀口开度x,从而获得相应的阀口过流面积。斜坡形非全周阀口属于渐扩形节流槽,其典型特征为随阀口开度的增加,阀口面积逐渐变大,应用最小过流面来计算阀口面积[7-8]。因此斜坡形节流槽的阀口过流面积A应按阀口开度处的截面A1在斜面A上的投影面积计算,即斜坡形节流槽阀口过流面积:

A = A1 cosβ

(1)

图1 斜坡形节流槽结构简图

1.2 阀口过流面积公式推导

图2为斜坡形节流槽阀口过流面积计算简图,图1中面积A1即为图2中A-A剖面图中空白部分的面积。

指导教师需要给出客观合理的评价,站在科研选题整体角度分析各小组的特色以及存在的问题,并针对问题给出合理的建议。从科研选题、科研方法、科研技术、科研内容及科研成果等方面对其进行全面系统的分析,促使学生不断提高科研能力。

图2 斜坡形节流槽阀口过流面积计算简图

定义r=d/2,d为阀芯直径,则阀口过流面积计算公式为:

(2)

式(2)中:x为阀口开度,β为阀口坡角,A为斜坡形节流槽阀口过流面积,其余物理量可参考图2。

取阀芯直径d=20 mm,图3为3种不同阀口坡角下的阀口过流面积曲线,曲线线性度较好,整体呈现凹型,说明随着阀口开度的增加其面积也增大。

图3 阀口过流面积曲线

2 阀口流量压差特性试验

试验装置如图4所示。

高墩施工是一项系统工程,在高速公路桥梁建设中占据重要地位。在高墩施工前,应对其进行测量放样,使施工工期得到有效保证,提升高墩施工质量。高墩施工测量需专业的测量人员对具体的工程情况进行深入了解,熟练掌握测量的方法技巧,保证测量的准确性。开展高墩施工测量工作应有一定的计划,保证不遗漏数据。对桩子进行清理,以提升测量方样的准确度。

图4 试验系统简图

[2]冀宏,张继环.滑阀矩形节流槽阀口的流量系数[J].兰州理工大学学报,2010,36(3):47-50.

对患者之后之后的效果进行评估,运用全国第四届脑血管学术会议所研究制定的关于人们神经功能缺损评判标准对患者的神经功能进行评分:运用百分比对评分进行表达,患者进行治疗前积分与患者治疗后积分之差除以患者治疗之前的积分再乘以百分比。患者神经功能缺损程度的评分相对降低了90%以上为基本痊愈,患者神经功能缺损程度的评分相对降低了46%~89%为显著进步,患者神经功能缺损程度的评分相对降低了18%~45%为进步,患者神经功能缺损程度的评分相对降低程度低于18%则判定为无变化。

试验阀芯6上开有斜坡形节流槽。直线步进电机4拖动试验阀芯6在阀套5内移动,从而改变阀口开度x;溢流阀2和背压阀7分别调整阀口的进口和出口压力,并由压力变送器3.1、3.2采集进出口压力信息;流量计8采集流过阀口的流量信息;油泵1的最大输出流量为80 L/min;传动介质为32号抗磨液压油,试验温度为20-45 ℃。

以部分抑菌浓度(FIC)指数为联合药敏试验的判断依据,判断标准:FIC≤0.5为协同作用,0.5 2为拮抗作用。

为了便于观察,将图6的曲线进行整合,得到图7所示不同液流方向的流量系数。由图7可以看出,当阀口开度较小(x<2)时,不同阀口坡角的流量系数有较大差距,阀口坡角越小,流量系数越大,最大差距超过0.1;随着阀口开度的增加(2<x<5),差距明显减小,最大不超过0.03,可以认为流量系数不随阀口坡角变化;阀口接近全开(x=6)时,阀口坡角越小,流量系数越大。

(3)

可推导得

(4)

式(4)中:qΔp分别为流量和压差的测量值,单位分别为L/min、MPa;A为阀口过流面积,单位mm2ρ为油液密度,取870 kg/m3;将以上数据代入式(4),可求得阀口流量系数Cd

3 试验结果及分析

调整阀口进出口压差Δp为6 MPa,试验测量了流体在不同流动方向下,阀口坡角β分别为20°、25°和30°时,阀口的流量系数随阀口开度的变化规律。为了便于叙述,在此定义流体按照图5箭头所示方向流动为流入方向,反之则为流出方向。

图5 液流方向定义

3.1 流量系数与阀口开度的关系

图6为不同阀口坡角的流量系数值。由图6(a)(b)和(c)可以看出,当阀口开度较小(x<1)时,阀口流量系数随阀口开度的变化波动较大,最大波动超过0.15,即出现了流量阻塞现象;随着开度的增加,流量系数逐渐趋于平稳,最大波动不超过0.05,稳定在0.7-0.8之间,这是由于随着阀口开度的增加,阀口形式逐渐从厚壁孔口转变为薄壁孔口;从曲线整体上看,不论是流入还是流出方向,阀口流量系数随阀口开度的增加有减小的趋势。

图6 不同阀口坡角的流量系数

3.2 流量系数与液流方向的关系

通过图6(a)(b)和(c)可以看出,在相同阀口开度下,流出方向的流量系数要明显大于流入方向,最大差值接近0.1;当阀口开度增加至阀口全开(x=6)时,流出和流入方向的流量系数接近相等;节流槽流量系数随液流方向的不同,表现出阀口流量特性的“流量回环”现象,其主要原因在于流入方向时,在节流槽阀口的节流边后部存在的流束收缩和气穴使得阀口实际过流面积减小[9]

3.3 流量系数与阀口坡角的关系

根据阀口流量公式

图7 不同液流方向的流量系数

3.4 试验结果分析

国家下达给河北省试点任务160万亩,该省安排实施200万亩,就是将主要依靠地下水灌溉的冬小麦种植面积适当压减,休耕期间支持种植油菜等绿肥作物,不浇水,不收获,下茬作物种植前将这些绿肥作物直接翻耕入田,减少地表裸露,培肥地力。据了解,该省季节性休耕每亩补助500元,10亿元补助与200万亩试点任务密切挂钩,也就是我们平常所述戴帽子下来的。

郝建华曾任山西省政协常委,并于2017年8月当选为民革山西省第十二届委员会副主任委员。此前,呈现在公众舆论面前的郝建华,更多是其竭力营造的“积极维护社会公平正义的女律师形象”。

图8 网格划分

图9 速度分布云图

图10 压力等值线图及阀口部位局部放大图

图11 速度矢量图及阀口部位局部放大图

4 结论

对斜坡形节流槽阀口流量系数进行研究,结果表明流量系数与阀口开度、液流方向和阀口坡角等因素密切相关:阀口开度较小时,阀口流量系数随阀口开度的变化波动较大;随着开度的增加,流量系数逐渐趋于平稳;从曲线整体上看,阀口流量系数随阀口开度的增加有减小的趋势;流出方向的流量系数要明显大于流入方向;当阀口全开时,流入和流出方向的流量系数接近相等;阀口微开和接近全开时,阀口坡角越小,流量系数越大;在阀口中间区段流量系数不随阀口坡角变化。

[3]张健,姜继海.锥型节流阀流量特性[J].吉林大学学报(工学版),2016,46(6):1900-1905.

对于斜坡形节流槽,阀口开度的增加、阀口坡角的增大都会使得阀口过流面积增大,过流面积的增大,为何导致通流能力变弱即流量系数变小?为了验证本试验结论的合理性,利用FLUENT软件对液压阀的内部流场进行仿真计算和可视化分析。利用Proe软件三维建模并导入到ICEM中进行网格划分,采用非结构化网格,三维对称结构,只取一半模型,对阀口区域进行局部细化和加密。网格划分结果如图8所示。

[1]李永安.异形阀口滑阀的流场数值模拟与其特性研究[D].秦皇岛:燕山大学,2009.

在FLUENT软件中进行流场仿真计算,采用恒压差边界条件,设置进口压力16 MPa,出口压力10 MPa;油液密度870 kg/m3,动力粘度经过计算为0.02784 Pa·s;采用标准k-ε湍流模型,收敛准则为10-3。图9为FLUENT计算完成后对称面的速度分布云图,由于阀口的节流作用,使得液流流经阀口的速度很大,根据伯努利方程,必然导致阀口附近区域的压力降低。图10为对称面的压力等值线图,可以发现,阀口附近靠近壁面处的压力为9.5 MPa,已经低于出口压力10 MPa。而阀腔和阀口处的压力差,必然导致油液回流,如图11中阀口部位的速度矢量图。油液的回流一方面降低了气穴发生的可能,另一方面则增大了出口流量。

风景园林规划设计的相关技术主要指工程技术,使用的标准为GJJ 82—2012《城市园林绿化工程施工及验收规范》,其内容主要包括施工前准备、绿化工程、园林附属工程、工程质量验收等。每个部分都对应了细致的技术标准,包括树木的栽植、修剪、园路广场铺装、水景工程、园林设施安装工程等,具有很强的专业性与技术性。近年来,随着新材料与新技术的发展,人工湿地、新型铺装工艺、雨水回收等技术进入人们的视野,相应的法规标准也需要及时作出调整与更新。

1.比例变量泵2.溢流阀3.1.进口压力变送器3.2.出口压力变送器4.直线步进电动机5.阀套6.试验阀芯7.背压阀8.流量计

参考文献:

[4]ZHANG Jin,KONG Xiangdong,ZHANG Yongfeng,et al.Research on the factors that affect the throttling mouth flow coefficient of spool valve[C].2011 International Conference on Fluid Power and Mechatronics,2011:440-443.

[5]李雄.U 形槽滑阀阀口特性及稳态液动力研究[D]. 武汉:武汉科技大学,2013.

[6]王东升.节流槽滑阀阀口流量系数及稳态液动力计算的研究[D].兰州:兰州理工大学,2008.

[7]张友杰,倪受春.斜坡形非全周滑阀的特性研究[J].滁州学院学报,2017,19(2):23-25.

[8]冀宏,王东升.非全周开口滑阀阀口面积的计算方法[J].兰州理工大学学报,2008,34(3):48-51.

[9]冀宏.液压阀芯节流槽气穴噪声特性的研究[D].杭州:浙江大学,2004.

在随机模型检测中,当系统属性被违背时,对反例的产生方法进行了大量的研究[11].在运行验证中,系统当前执行路径只有一条,当系统违背安全属性时,该路径就是当前运行的一个反例.在状态不可观测的情况下,通过观测序列推断系统最大可能的执行路径,因此,当系统违背安全属性时,本文将当前观测序列下的最大可能执行路径作为系统运行时的一个反例.定义6给出了最大可能执行路径的定义.

张友杰,陆远望,李维林
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

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