喷嘴挡板伺服阀前置级流场中挡板液动力研究

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1、硕士学位论文喷嘴挡板伺服阀前置级流场中挡板液动力研究RESEARCHOFFLOWFORCESONTHEFLAPPERINTHEFIELDOFAFLAPPER-NOZZLEPILOTVALVE韩笑哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP601学校代码：10213国际图书分类号：62-225.1密级：公开工学硕士学位论文喷嘴挡板伺服阀前置级流场中挡板液动力研究硕士研究生：韩笑导师：李松晶教授申请学位：工学硕士（学术研究型）学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TP601U.D.C:62-225.1DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHOFFLOWFORCESONTHEFLAPPERINTHEFIELDOFAFLAPPER-NOZZLEPILOTVALVECandidate：HanXiaoSupervisor：Prof.LiSongjingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineering

3、Affiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要喷嘴挡板伺服阀前置级流场具有尺寸小、流速快且常形成涡流和气穴等特点，位于流场中的挡板受到不稳定的液动力作用，容易产生振动和噪声，严重影响伺服阀的稳定性、可靠性和工作性能，甚至导致整个液压控制系统性能下降。所以，为提高液压系统的稳定性，提升伺服阀工作性能，

4、有必要对喷嘴挡板伺服阀前置级流场中挡板所受的液动力进行研究，建立数学模型，分析挡板所受液动力、挡板偏置位移和供油压力三者之间的变化规律。本文针对喷嘴挡板伺服阀前置级流场中挡板，利用流体力学基本理论和伺服阀工作原理建立液动力的数学模型，分析挡板所受液动力变化规律。利用多相流连续性方程、动量方程以及LASMM方法所建立的湍流模型和Singhal气穴模型建立前置级流场的数学模型，利用Solidworks软件对前置级流场进行三维建模，用Workbench软件中DesignModeler模块对三维模型进行边界条件设置，网格划分则由Wo

5、rkbench软件中Meshing模块完成，针对多种挡板偏置位置、不同供油压力和是否存在气穴的不同流场模型用Fluent软件进行仿真分析，得到不同条件下挡板所受液动力的大小以及挡板所受液动力、挡板偏置位移和供油压力三者关系曲线，得到三者之间的变化规律。搭建液动力测量试验台，制作试验组件，利用体视显微镜和计算机软件中的标尺确定挡板初始偏置位移，利用激光位移传感器测量衔铁挡板组件中衔铁偏转位移，经计算获得不同供油压力和不同挡板初始偏置位移条件下挡板实际偏置位移和挡板所受液动力，得到了试验条件下挡板所受液动力、挡板偏置位移和供油压

6、力三者的变化规律，验证了仿真分析结果。本文结合流体力学基本理论和伺服阀工作原理建立挡板所受液动力的数学模型，分析了液动力的变化规律；建立了前置级流场数学模型，通过仿真计算分析并验证了液动力与气穴的关系，又通过液动力测量试验研究了伺服阀前置级流场中挡板所受液动力与挡板偏置位移和供油压力三者之间的变化规律，对于进一步研究喷嘴挡板伺服阀中挡板振动与伺服阀自激噪声产生机理具有重要的理论意义。关键词：喷嘴挡板伺服阀；液动力；流场仿真；测量试验；气穴I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractSincetheflowfieldinthe

7、pilotstageofflapper-nozzlehydraulicservovalveshasmanycharacteristicsthataresmallscale,highvelocity,easilyformingvortexandcavitation,theflapperintheflowfieldisaffectedbyunstableflowforcesleadingtooscillationandnoisethatreducethestabilityandworkingperformanceoftheser

8、vovalveandevendamagethewholehydrauliccontrolsystem.Soit’snecessaryandcriticaltobuildthemathematicalmodeloftheflowforcesthatmeanstoanalysisthechan