论文部分内容阅读
整体式多路阀内部流道结构复杂,在挖掘机作业时存在阀口的节流损失和阀内部流道的阻力损失,造成了一定的能量消耗。本文根据液压挖掘机实际双泵合流和单泵供油工况,针对挖掘机快速提臂、动臂下降和铲斗内收动作,考虑多路阀节流口和内部流道结构,应用AM-ESim和FLUENT软件联合仿真,研究整体式多路阀内部流动阻力损失情况及其主要发生部位,分析双泵合流工况下动臂阀芯所受较大侧向力的原因,从减小阀内部流动阻力损失和阀芯侧向力不平衡的问题入手,对流道结构进行优化。本研究对于深入理解多路阀内部流动阻力损失和流道结构的优化具有普遍的指导意义。主要内容如下:第1章,阐述了本论文研究的背景和意义;简单介绍了液压挖掘机液压系统的几种流量控制方式;概括了本文的主要研究内容。第2章,结合变量泵压力流量特性曲线,分析液压挖掘机负流量—恒功率控制系统的原理以及动臂、铲斗动作的工作原理,并对六通多路阀—负流量控制泵系统的控制模型进行了分析。根据变量泵的压力—流量曲线数学表达式,利用AMESim中超级元件将数学表达式进行封装完成变量泵模型。将动臂阀和铲斗阀的阀口面积—阀芯位移曲线,通过文本形式导入到带有节流槽的滑阀基本模块中完成多路阀的AMESim模型。多路阀先导压力控制信号为系统输入信号,最后完成挖掘机动臂、铲斗回路液压系统模型,基于仿真模型分析挖掘机快速提臂、动臂下降、铲斗内收单独动作时的系统动态特性,以及得到各单独动作时多路阀相关的压力流量数值,为第三章多路阀内流阻计算分析提供数据依据。第3章,根据液压挖掘机实际双泵合流工况下的动臂快速提升动作和单泵供油工况下的动臂下降、铲斗内收动作,考虑多路阀节流口和内部流道结构,应用FLUENT软件,对多路阀内部流场进行解析,研究整体式多路阀内部流动阻力损失情况及其主要发生部位。结果表明:快速提臂双泵合流时多路阀内流动阻力达2.6MPa,阻力主要发生在合流窗口、节流口和直弯流道处;发现合流窗口处高速液流冲击其后阀芯及阀腔,高速液流交汇增大了流动阻力,改变了阀腔内压力分布使阀芯受到较大的侧向力。动臂下降和铲斗内收单泵供油时多路阀内流动阻力损失比较小,阻力损失主要发生在阀口部位。第4章,计算得到在单独动作时动臂阀和铲斗阀液压侧向力的大小。针对快速提臂双泵合流时侧向力产生的原因和阻力损失发生的部位,优化阀体流道结构,将优化后的流道进行流场计算分析,结果表明:优化后双泵合流时内部流动阻力损失为1.5MPa,比优化前阻力损失减小1.1MPa,动臂阀1存在的侧向力为96N,比优化前侧向力减小24N。最后,对本论文的研究工作和成果进行了总结,展望了下一步的研究工作。