基于Fluent的液压滑阀阀芯卡紧力研究

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1、·l14·机床与液压第39卷2歪斜时的阀芯卡紧力分析在阀芯与阀套同心且没有发生歪斜的情况下，小管是否在阀芯上开均压槽，理论上都不会产生紧力，所以文中只研究正圆柱阀芯歪斜的情况下，不7=777777形状、数量的均压槽对卡紧力的影响。(a)阀芯与阀套同心(b)阀芯歪斜2．1无均压槽时卡紧力分析图3阀芯的同心与歪斜(O／=0．03。)由图6、7可知，阀芯歪斜时壁面上的压力沿1．2网格划分向分布不均：上对称面人口处缝隙较大，压力下降较由于对称性，在划分网格时只需对半个模型进行慢，出口处缝隙较小，压力下降较

2、快，压力曲线呈凸划分。考虑到阀芯与阀套的间隙(油膜厚度)与均压型；下对称面入口处缝隙较小，压力下降较快，出口槽尺寸差异巨大，因而采用分块网格划分的方式。处缝隙较大，压力下降较慢，压力曲线呈凹型；上、油膜厚度尺寸较小(0．015mm)，但却是分析的下两对称面的壁面压力沿向的变化规律正好相反，重点，因此在油膜厚度方向上分4段，向尺寸相对所以上下两对称面的曲线关于两端点连线(图7(b)较大，分成100等份，在这个面上生成面网，在半段中的直线)对称；由凸凹两条曲线所组成的封闭纺圆弧方向上分成200等份。薄

3、壁缝隙的总网格为8万锤形区域就是上、下两对称面不平衡径向力的表现。个六面体网格(4x100x200=80000)。区域面积的大小反映了阀芯径向不平衡力的大小无对均压槽进行网格划分时，需要将均压槽从模型均压槽阀芯发生歪斜时的卡紧力为F=12．48l7N。中分离出来。用和划薄壁相同的方法来划分均压槽的体网格，只是在网格密度上要小一些，如图4所示。图4模型上对称面的网格划分图1．3边界条件设置及假设由于流体在阀芯与阀套的缝隙间流动，其接触边界均设为静止壁面，即选择Wall，人口的边界条件图6无均压槽阀芯

4、歪斜时壁面压力分布云采用Pressure．inlet=10MPa，出口的边界条件采用Pressure—outlet=2MPa，压差为8MPa，设置流体密度P=870kg／m；动力黏度为／x=0．0225Pa·S；传导系～⋯数k=0．02638w／(m·K)；比热为C=1006J／(kg·K)，如图5所示。一(a)上、下对称面的压力云分布图压力入口塞．R图5一条矩形槽时半个模型的网格划分出柏箍为了便于仿真，作者还做了一些假设：假设阀芯与阀套都是完全精确的圆柱体，而且径向间隙中不存在任何杂质，径向间隙

5、处处相等；忽略流体重力与阀位置／mm腔内部立体传热的影响；流体为不可压缩的牛顿流体(b)上、下对称面的二维压力曲线且其流动为单相层流。图7无均压槽时上、下埘称面的压力分布第l5期陈奎生等：基于Fluent的液压滑阀阀芯卡紧力研究·115·■-■■●■■■■_●2．2阀芯开均压槽时卡紧力分析由图8可知开3条矩形槽的二维压力曲线整体呈凸状，有径向不平衡力的区域被分成了4个区域，相l98765432应的纺锤形区域的面积也因为对角线的变短而缩小了∞∞∞∞∞仰∞仰面积，由此可知开3条矩形均压槽比不开均压槽时

6、卡一_⋯_]

7、r—r紧力小。—1r⋯一■⋯—一一■00■■．(a)上、下对称面的压力云分布图一I⋯■荫J，L=zRfa)上、下对称面的压力云分布图幽拍艋t■●●●●_●●7r●誓●t●5●‘●●●■●3■l■2●矗叶：∞∞∞∞∞∞∞惦∞∞∞∞∞锥∞∞∞∞"∞∞O123456位置／mm(b)上、下对V称面的二维压力▲曲线，{趣∞仰仰∞∞∞∞∞町加∞∞∞∞∞∞图95条矩形槽时上、下对称面的压力分布位置／ram(b)上、下对称面的二维压力曲线V～⋯一r图83条矩形槽时上、下对称面的压力分布由图8(b)中

8、从入口到出口的4段纺锤形的变化斜率可知，从人口到出口随着压力的减小，每段产生的卡紧力逐渐增大。开三条矩形槽时为F=0．7218一▲一▲一N，开3条矩形均压槽后，卡紧力减A,N了没开槽时的5．6％。上、下对称面的压力云分布图由图9可知，开5条矩形槽的二维压力曲线比较凸，而且从入口到出口随着压力的减小每段的径向力逐渐增大。开5条均压槽的时候把卡紧力分成了6目窆段，相应的纺锤形区域的面积变得更小，因而，开5R条均压槽比开3条均压槽时的卡紧力更小。由计算结怕果可知开5条矩形槽的卡紧力为：F=0．3401N

9、，开槛5条均压槽以后，卡紧力减小到了没有开槽时的3％。由图10可知开5条三角形槽的二维压力曲线相U12j45b位置／ram对比较平直。有径向不平衡力的区域被分成了6个区(b)上、下对称面的二维压力曲线域，由图l0(b)可知，各段纺锤形几乎大小相同，变图1O5条三角形槽时上、下对称面的压力分布化斜率也几乎差不多，也就是说开5条三角形槽时从入口到出口随着压力逐步减小，每段产生的卡紧力几2．3矩形槽和三角形槽对卡紧力的影响乎不变，相应的纺锤形区域的面积较开五条矩形槽时以开5条均压槽的情况