0 引言

单向阀作为一种只允许流体沿着一个方向流动的液压和气动元件有着广泛的应用.但是在工作环境中经常会出现啸叫这一流致振动问题.消除振动就需要研究单向阀的结构参数对阀芯振动性能的影响以及外在工作条件对阀芯振动的影响.

郑淑娟等[1]通过FLUENT软件对锥形阀进行了有限元模拟仿真，得到了阀芯在开闭合过程中，瞬态液动力、阀芯开度、流量系数等参数的关系，并推导得出了相关公式.张海平[2]基于稳态液动力的基本概念，从动力学角度给出了计算稳态液动力的方法.汤志勇等[3]基于内流式和外流式锥形阀进行了其稳态液动力和瞬态液动力的分析和研究，得到了液动力的频谱响应.李光飞[4]分别从结构参数和液动力这2个方面研究了锥形阀的振动机理.马威等[5]对液压溢流阀进行了数学建模，对其进行了稳定性分析，得到了其分岔图，研究了阀芯的振荡特性.杨忠炯等[6]对先导阀阀芯进行了数学建模，研究了阀芯的动力学行为规律，得到了干扰性的大小对阀芯稳定性的影响，并分析了阀芯的结构参数对抗干扰能力的影响.叶奇昉等[7]对先导式电磁阀的主阀芯进行了动力学的分析，建立了其阀芯的动力学数学模型，该数学模型考虑和研究了阀芯产生的自激振动，并研究了阀芯在工作时的压力和流量对其稳定性的影响.叶奇昉等[8]对空调系统的单向阀进行了动力学研究，基于CFD模拟研究了在工作状态下的压力、流量以及不同的阀芯开度对阀芯的影响，并建立了阀芯的数学模型以及通过实验证明了其模型的准确性，此数学模型可用于研究单向阀阀芯的动力学行为特性.

学校选择实力较强的医院签订校院合作协议，建立长期战略合作关系，推行全方位、多层次合作。所谓全方位，是指合作领域覆盖学校发展和建设的多个层面，共建共享，合作双赢。与我校和贵州省人民医院的依托式、一体化合作模式不同，校院双方是平等的合作伙伴，以双方共同遵守的协议明确各自的职责和义务，在合作中促进双方共同进步。合作内容涵盖共建人才培养方案、共建课程、共建教材、共建师资队伍、共建实训基地、订单培养，等等。

本文通过建立锥形单向阀阀芯的动力学模型，分析了影响阀芯振荡的原因和机理.讨论了单向阀进口流量和脉动频率对单向阀振动的影响以及结构参数阀芯锥角、阀芯质量和弹簧刚度对单向阀阀芯振动的影响，从而为单向阀的振动控制提供了动力学依据.

1 锥形单向阀阀芯的动力学模型的建立

1.1 液动力模型

根据文献[2]，稳态液动力（Fs）的计算公式为

 

式中：y为阀芯开度；d1为流体入口阀体的直径；p1为单向阀入口压力值；p2为单向阀的出口压力值；D为阀体的等效直径；α为阀体的半锥角；c为流量系数.在式（1）中，因项相对于1来说是比较小的所以可以忽略不计.故式（1）可以简化为

 

在数值仿真的过程中，为了研究阀芯锥角α对阀芯振动的影响，保持其它的参数不变，分别取阀芯锥角α为π/6和π/3时，仿真结果如图4所示.可以得出随着阀芯锥角α的增大其阀芯开度减小，其收敛的速度更快，这是由于锥角的改变引起了流体冷媒液动力的变化.

 

监督责任不够明晰。监督必须要承担责任，不然监督可有可无。但在实践当中，纪检监察人员严格执行制度却经常被贴上不愿担责、缺乏担当的标签，究其原因，是制度规定不够明晰，对监督失职、渎职行为虽然有处罚规定，处罚也很严厉，但依据怎样的标准来定性却较为笼统，被监督部门往往以“出了问题还是我们担责，又不会追你们的责”为由来搪塞；比如招投标承办部门只在开标前通知纪检部门参与监督，是不是做到了事前报告；这时候不监督是失职，监督了怕违规，参与还是不参与，责任如何界定；相关制度却没有明确规定，很多时候显得左右为难。

[27] G. John Ikenberry and Darren J. Lim, “China’s Emerging Institutional Statecraft: The Asian Infrastructure Investment Bank and the Prospects for Counter-Hegemony,” Project on International Order and Strategy at Brookings, April 2017, p. 12.

 

1.2 锥形式单向阀的动力学模型

(4)包装可以进行复制。可复制是说包装要通过某些形式或通过一定的技术可以将包装进行批量复制。如果某个包装不可以进行批量复制，个性化过强，就不利于发挥产品的自身价值，其自身价值不能得到体现，企业花费的人力物力不能为其创造出应有的利益。复制手段多种多样，可以进行批量生产，达到人类视觉感知的效果。

  

图1 锥形阀模型Fig.1 Cone valve mode

图1中F1为进口压力，F2为出口压力，Ff为阻尼力，Fk为弹簧力，它们的表达式为

 

式中：d2为流体出口阀体的直径；L为阻尼长度；μ为流体的粘性阻尼系数；r为阀体与套筒的间距；k为弹簧刚度系数；y0为阀芯预压缩量.

依据牛顿第二定律，阀芯运动的微分方程为

 

当Q分别等于5×10-4m3/s和8.5×10-4m3/s时，仿真结果如图2所示.可以看出，流量越大趋于稳定时阀芯的开度越大但趋于稳定所需要的时间越短.

 

可得

 

将式（8）和式（5）代入式（6），整理后得

锥形式单向阀的结构示意图和受力分析图如图1所示.

 

为对式（9）进行仿真分析，取D=0.018m，m=0.08kg，L=0.005 m，μ=0.039，r=0.002 m，ρ=871 kg/m3，Q=0.000 85 m3/s，d1=0.016 m，

2 流量对阀芯振动性能的影响

式中，m为阀芯质量.

所谓“古苗疆走廊”，指的是元明清时期以后新开辟的横跨贵州省中部，连接湖广与云南的一条古驿道。历史上，这条驿道不仅是元明时期以后中原王朝控扼西南边疆的重要国家走廊，同时也直接促成了贵州建省，并深刻地影响了西南地区各民族社会历史发展进程[1]。在“古苗疆走廊”沿线民族文化遗产的旅游开发中，本文通过对其沿线的民族文化遗产资源进行各个方面的概括与综合，并在此基础上科学的审视其旅游开发中所面临的发展机遇与挑战。

2.1 常数流量对阀芯运动的影响

由流量公式

式中，ρ为流体密度.项相对于1来说是比较小的因此可以忽略不计，而压力变化项对瞬态液动力的影响不显著也常被忽略，因此式（3）可以简化为

  

图2 常数流量下阀芯的数值仿真Fig.2 Numerical simulation of the valve core under constant flow

2.2 流量脉动频率对阀芯运动的影响

假设流量的脉动形式为 Q=0.000 85+0.000 085·sin（2πft）（单位：m3/s），当频率 f为 30 Hz、40 Hz、50 Hz和60 Hz时阀芯的振动位移响应如图3所示.结果表明供压脉动频率也影响着阀芯振动特性，当脉动频率ω在40 Hz附近时阀芯发生共振其振动的位移最大.

  

图3 脉动流量下阀芯的数值仿真Fig.3 The numerical simulation of the valve core under the pulsed flow

3 各结构参数对阀芯振动性能的影响

3.1 阀芯锥角对阀芯运动的影响

根据文献[3]，瞬态液动力（Fi）的模型为

  

图4 阀芯锥角对阀芯振动的影响Fig.4 The effect of the cone angle on the valve core vibration

3.2 阀芯质量对阀芯运动的影响

为了研究阀芯质量m对阀芯振动的影响，保持其它的参数不变，分别取m等于0.05 kg和0.08 kg时，仿真结果如图5所示.可以得出锥形阀芯质量的变化并不会引起阀芯在工作状态下开度的变化，只会影响其收敛速度，阀芯质量越大其收敛速度变的越慢，减小锥形阀芯的质量会增加锥形阀芯的收敛速度，从而更容易使阀芯趋于稳定.

  

图5 阀芯质量m对阀芯振动的影响Fig.5 The effect of the quality of the valve core on the valve core vibration

3.3 弹簧刚度对阀芯运动的影响

为了研究弹簧刚度对阀芯振动的影响，保持其它的参数不变，分别取弹簧刚度k等于621N/m和821N/m时，仿真结果如图6所示.可以得出弹簧刚度增大，阀芯振动趋于稳定的开度减小，收敛时间变短.

根据龄组对BEF值进行适当转换[3]：根据IPCC给出的BEF取值区间，按其上下限等分为5个区间，取中间值作为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的生物量转换因子。D、R取值参考巩合德[8]在云南省森林碳汇研究中采用的数值，含碳系数取值参考李海奎等[3]在中国森林植被生物量和碳储量评估中根据各树种中纤维素、半纤维素和木质素中碳元素所占重量比例求算的数值。无含碳系数、基本木材密度、根茎比的树种，按同一树种组的树种的平均数代替；混交林中阔叶混取流域区阔叶树种的平均值，针叶混取流域区分布的针叶树种的平均值，针阔混取流域区分布的针叶树种、阔叶树种的平均值。

  

图6 弹簧刚度k对阀芯振动的影响Fig.6 The effect of spring stiffness on valve core vibration

4 结论

本文通过MATLAB对锥形单向阀的动力学特性进行了仿真分析，揭示了流量、流量的脉动频率以及阀芯的质量、弹簧刚度、阀芯锥角等结构参数对阀芯开度以及趋于稳定所需时间的影响.

结果表明当脉动频率ω在40 Hz附近时阀芯发生共振其振动的位移最大；流量的增加会减小阀芯趋于稳定所需要的时间，但却会增大阀芯的开度；弹簧刚度系数的增加，会使阀芯趋于稳定时的开度以及趋于稳定所需的时间都变小；阀芯锥角α的增大会使阀芯稳定时的开度减小，且趋于稳定的速度更快；阀芯质量的变化并不会引起阀芯在工作状态下开度的变化，但趋于稳定所需的时间变长.为锥形单向阀的设计研究提供了一定的技术参考.

参考文献：

[1] 郑淑娟，权龙，陈青.阀芯运动过程液压锥阀流场的CFD计算与分析[J].农业机械学报，2007，38（1）：168-172.

[2] 张海平.纠正一些关于稳态液动力的错误认识[J].液压气动与密封，2010（9）：10-15.

[3] 汤志勇，范鸿滏，曹秉刚，等.关于锥阀动态液动力的探讨[J].机床与液压，1993（1）：1-9.

[4] 李光飞.基于液动力修正的锥阀振动特性研究[D].成都：西南交通大学，2013.

[5] 马威，马飞，周志鸿，等.液压溢流阀的失稳分析和实验研究[J].工程科学学报，2016，38（1）：135-142.

[6] 杨忠炯，李洪宾，周立强，等.强冲击下先导式溢流阀先导阀芯自激振动仿真[J].华中科技大学学报（自然科学版），2015，43（4）：58-63.

[7] 叶奇昉，陈江平，陈芝久.两级先导式电磁阀主阀芯动力学分析[J].农业机械学报，2009，40（4）：215-220.

[8] 叶奇昉，刘杰，陈江平.制冷系统用单向阀动力学模型研究[J].制冷技术，2013，33（4）：1-4.