基于Fluent金属橡胶微流量阀流量-压力特性研究

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1、2013年6月机床与液压June2013第41卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．4lNo．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．11．037基于Fluent金属橡胶微流量阀流量一压力特性研究张蕊华，刘龙辉，朱银法，熊智文，叶艳辉(1．南昌大学机电工程学院，江西南昌330031；2．丽水学院工学院，浙江丽水323000)摘要：提出一种采用金属橡胶和压电陶瓷两种材料设计的高压精密微流量阀。利用压电陶瓷驱动阀芯，实现阀输出微流量的精密控制；在进出口处安装金属橡胶

2、环，利用金属橡胶的减压、多孔过滤等特点，确保阀输出流量／压力的稳定性。运用Fluent仿真分析了不同阀口开度下阀的流量一压力关系以及金属橡胶环厚度与孔隙度对阀流量一压力关系的影响，得出了流量一压力关系曲线，为后续实验研究提供参考。关键词：金属橡胶；压电陶瓷；微流量阀；流量一压力特性中图分类号：TH137．5；TtB91．7文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)11—133—3ResearchontheFlow．pressurePerformanceofaMeta1．rubberMicro．flowVa

3、lveBasedonFluentZHANGRuihua，-．LIULonghui，ZHUYinfa，XIONGZhiwen，YEYanhui(1．SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China；2．InstituteofTechnology，LishuiUniversity，LishuiZh~iang323000，China)Abstract：Ametal-rubberhigh-pressu

4、reandprecisemicro—flowvalvewasdesignedbyusingpiezoelectricceramicandmetalrub—ber．Piezoelectricceramicswasusedtodrivevalvespooltoachievefinecontroltooutputmicro—flow．Asmetalrubberhaddecompres-sion，porosityandfilteringcharacteristics，itcouldbeusedtoensurestabilit

5、yofoutputflowrateandpressurewhenmetal-rubberswereinstalledatentranceandexport．BasedonFluent，therelationshipbetweenflowrateandpressurewithdiferentopeningofvalveportandtheinfluenceofthatbythethicknessandporosityofmetal—rubberwereanalyzed．Finally．thisrelationshipc

6、unebetweenflowrateandpressurewasplotted．Itprovidesreferenceforthesubsequentexperimentalstudy．Keywords：Metal—rubber；Piezoelectricceramics；Micro—flow；Flow-pressureperformance随着科技的发展，在航空航天、生物医学、海洋为后续实验研究提供一定的参考。工程等领域，对流体控制技术特别是对高压微流体精1阀的工作原理密控制技术的要求越来越高，为了达到精密控制及降

7、文中研究的金属橡胶微流量阀如图1所示，用压低能耗的目的，一般只需通过微小流量来驱动执行元电陶瓷来驱动阀芯，利用压电陶瓷的精密压电一位移件完成工作⋯。近年来，国内一些学者开展了(超)特性，实现对阀口开度的精密控制，从而实现对阀输高压微流量阀及压电驱动液压阀等方面的研出微流量的精密控制；并在进出口处安装金属橡胶究。在国外，一些(超)高压微流体元件已经在工环，利用金属橡胶材料的减压、多孔过滤、降噪、吸业生产中得到了较好的应用。能等特点，确保阀输出流量／压力的稳定性。作者基于Fluent流体仿真软件，对一种采用压电该流量阀的

8、工作原理为：压电陶瓷通电后输出微陶瓷与金属橡胶两种新型功能材料设计的先导式高压位移的同时输出推力，驱动阀芯2带动阀芯3和阀芯精密微流量阀的流量一压力特性进行仿真研究，分析5并在垂直方向产生位移，阀芯3与阀体之间的节流了不同阀口开度下阀的流量一压力关系以及金属橡胶口被打开，从而使经过进口处金属橡胶环过滤减压后环的厚度与孔隙度对阀的流量一压力关系的