射流管式伺服阀冲蚀磨损特性

《射流管式伺服阀冲蚀磨损特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252015V01．36No．51548-1555ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．011hkxb@buaa．edu．onDoI：10．7527／$1000-6893．2014．0137射流管式伺服阀冲蚀磨损特性褚渊博，袁朝辉*，张颖西北工业大学自动化学院，西安710129摘要：射流管式伺服阀是一种典型的两级流量控制电液伺服阀，其喷嘴至接收器部位的流场最复杂，会因液压介质的污染而产生冲蚀磨损。以射流管式伺服阀为研究对象，将计算流体力学(CFD)理论与冲蚀磨

2、损理论相结合，应用雷诺平均Navier-Stokes方程、标准自一e两方程模型(液相)、离散相模型(DPM)(固相)和塑性材料冲蚀磨损模型，通过流体动力学软件FLUENT建立射流管式伺服阀喷嘴至接收器部位的可视化仿真模型，并进行了冲蚀磨损率的数值模拟和理论寿命的计算。研究结果表明：液压介质中的固体颗粒对射流管式伺服阀的冲蚀磨损主要集中于左右接收孔所夹中间内壁区域，磨损率最大值随喷嘴偏移量的增加而减小且此趋势左右对称。研究方法和结果对于射流管式伺服阀故障的定性分析、预测和理论寿命的定量计算具有重要参考价值。关键词：计算流体力学；射流管式伺服阀；冲蚀磨损；液固两相流；寿命预测中图分类号：V214．

3、1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)05—1548—08电液伺服阀是连接电液伺服控制系统中电气部分与液压部分的重要桥梁。目前广泛使用的两级电液伺服阀按先导级不同主要分为滑阀式、喷嘴挡板式、射流管式三大类，其中射流管式伺服阀在灵敏度、分辨率和动态响应等方面都具有较好的性能。然而液压元件和介质在生产和使用过程中不可避免地会产生固体颗粒等污染物，这些颗粒随着液压介质在系统中按一定的速度和角度流动，会对射流管式伺服阀内部材料表面产生冲蚀磨损，严重时会造成设备失效甚至引起不安全事故的发生。据相关实验测试，射流管式伺服阀工作过程中会产生冲蚀磨损，一般认为喷嘴到接收器左右接收孑L端面的距

4、离大于喷嘴直径的3．5倍时即不能保证工作的稳定性和可靠性‘1

5、。国外航空及舰船已普遍采用射流管式伺服阀代替喷嘴挡板式伺服阀，由于射流管式伺服阀涉及军工，目前相应的基础理论和公开文献极其少见[2]。国内仅有中船重工集团第七零四研究所研究并成规模生产，其理论主要集中在结构及加工工艺的改进、材料的更替及测试方法的改变[3]，对于射流管式伺服阀喷嘴接收器之间的冲蚀磨损定量分析少有报道。近年来，随着计算机技术的飞速发展，产生了介于理论流体力学和实验流体力学之间的计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)，它通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理

6、现象的系统进行分析H]，目前CFD越来越多地用于航空、舰船等高端领域产品的早期设计和后期优化，并取得了巨大成功。同时冲蚀磨损理论的发展也日新月异，自1960年Finnie提出首个冲蚀理论——微切削理论[5]以来，各国学者致力于冲蚀理论研究和实验分析并提出了很多冲蚀率计算模型，主要概括为塑性材料冲蚀理论、脆性材料收稿日期：2014—05—07：退修日期：2014—05—19；录用日期：2014—07—14：网络出版时间：2014-09-1715：32网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／10．7527／$1000—6893．2014．0137．htmI*通讯作者．Tel

7、．：029—62273793E—mail：yuanzhh@nwpu．educn辫用罄武lChuYB．YuanZH，ZhangY．Erosionwearcharacteristicofjetpipeservevalve[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015．36(5)：1548—1555．褚涌博．袁朝辉．张颖．射流管武伺服阚冲蚀磨损特性￡JI．航空学报．2015．36(5)：1548-1555．褚渊博等：射流管式伺服阀冲蚀磨损特性冲蚀理论和二次冲蚀理论三大类，第一类中具有代表性的有Finnie微切削理论、Bitter的变形磨损理论卟]、Levy的

8、锻压挤压理论‘7。，Edwards等[81在前人提出的理论基础上对砂粒与碳钢和铝表面的冲蚀进行研究，并提出了冲蚀磨损率定量计算模型，在塑性材料冲蚀磨损研究中应用较广泛。本文基于以上国内外研究，将CFD理论与冲蚀磨损理论相结合，应用雷诺平均Navier—Stokes方程、标准}￡两方程模型、离散相模型(DiscretePhaseModel，DPM)和塑性材料冲蚀磨损模型，对射流管式伺服阀喷嘴接收器部