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矿用乳化液泵吸排液阀流场分析与仿真研究

作　者: 朱楠楠
导　师: 周哲波
学　校: 安徽理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 吸排液阀结构设计流场仿真参数优化
分类号: TD355.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要

随着制造业的发展,液压技术在各行各业中均有广泛应用,成为传动与控制的重要技术手段。液压阀在乳化液泵中同样起到举足轻重的作用,是最重要的元件之一,控制着液压系统中乳化液的流量、压力以及乳化液流动的方向。近年来由于我国煤炭行业规模的迅速发展,对液压支护设备——乳化液泵的公称排量要求越来越大、公称压力要求也越来越高。为了达到一定的排量和压力,设计乳化液泵站技术参数时必须慎重考虑各元件的特性,合理布置液压系统。作为乳化液入口和出口的主要元件,吸排液阀组结构设计的合理与否直接影响着液体的顺利吸入与工作液体流场的稳定性。因此,吸排液阀芯表而截形的设计研究是一项非常有价值的课题。本文围绕该课题主要做了以下工作：1、剖析了吸排液阀的工作原理以及在乳化液泵中的应用,并描述了工作腔内流场的压力变化。同时介绍了分析该流动模型所应用的力学依据与控制方程。2、从吸排液阀的结构、分类、原理、性能要求等方面,分析了吸排液阀的失效机理,并从原理上提出了解决乳化液泵液压卡紧、冲击、气穴与气蚀危害的消除措施,分析了泵站正常工作时的吸入压力和排出压力。通过吸排液阀的装配关系,根据乳化液泵的主要技术参数计算吸排液阀的主要结构尺寸及装配特点,给出了材料选用原则。依据低速重载大排量的特殊工况要求确定出阀芯的材料以及主要的技术要求和热处理方法。3、利用Solidworks进行三维建模,并结合实际工况对模型进行简化,导入Fluent流场分析软件中。模拟五种阀芯结构的流场特性,多角度提取流函数等值线图、速度云图和压力云图等仿真数据,通过对比同时结合实例得出最适宜的阀芯表面截形,并为截形参数优化做了准备。4、得出最适宜截形后,对表面截形参数进行优化。以工作腔内流场压力差最小为优化目标,通过反复模拟分析,找出最优参数组合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
引言  12-14
1 绪论  14-20
  1.1 课题来源  14
  1.2 研究背景  14-15
  1.3 国内外研究动态、水平及存在的问题  15-18
    1.3.1 国内外研究动态、水平  15-17
    1.3.2 存在的问题  17-18
  1.4 课题主要研究内容  18
  1.5 课题的研究意义  18-20
2 吸排液阀的结构及流体性能分析  20-34
  2.1 吸排液阀的结构及工作过程  20-21
  2.2 流体性能分析  21-30
    2.2.1 牛顿内摩擦定律  21-22
    2.2.2 连续方程  22-24
    2.2.3 作用在锥阀阀芯上的液动力  24-25
    2.2.4 圆管层流  25-26
    2.2.5 圆锥环形缝隙流动  26-27
    2.2.6 液压冲击  27-30
  2.3 边界层方程  30-31
  2.4 湍流的控制方程  31
  2.5 本章小结  31-34
3 乳化液泵用吸排液阀的设计  34-52
  3.1 吸排液阀性能分析  34-38
    3.1.1 吸排液阀的性能要求  34-35
    3.1.2 吸排液阀的失效机理  35-38
  3.2 吸排液阀组的结构设计  38-50
    3.2.1 主要结构参数的确定  40-46
    3.2.2 材料的选择  46-50
  3.3 本章小结  50-52
4 乳化液泵用吸排液阀的流场分析  52-70
  4.1 吸排液阀的种类及结构型式的特点和选择  52-57
    4.1.1 盘形阀  52-54
    4.1.2 环形阀  54-55
    4.1.3 自重阀  55-56
    4.1.4 阀芯表面截形的试选  56-57
  4.2 五种泵阀的建模与仿真  57-66
    4.2.1 流道的建模  57-62
    4.2.2 五种阀芯的仿真分析  62-66
  4.3 抛物面截形参数优化  66-69
    4.3.1 明确优化目标  66-67
    4.3.2 参数优化分析  67-69
  4.4 本章小结  69-70
结论  70-72
  5.1 结论  70
  5.2 作展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
作者简介及读研期间主要科研成果  78

矿用乳化液泵吸排液阀流场分析与仿真研究

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