王海红-节流阀-4

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电控液动远程节流阀控制系统

电控液动远程节流阀控制系统
王慧君
【期刊名称】《油气井测试》
【年(卷),期】2020(29)4
【摘要】大规模加砂压裂排液过程中,用于节流降压的节流阀常存在本体耐腐蚀性弱,造成阀体易损坏、节流阀失效,以及油嘴调节精度不能满足实际需要的情况.根据常规节流阀结构及工作特点,研制出电控液动远程节流阀控制系统.采用电控液的方式,节流阀阀位传感器接收信号,系统自动控制比例电磁阀的阀芯开口度,调整高压液体流量,实现对管汇节流阀的开大或关小的速度及位置控制;若遇现场电源中断,还可由电动模式切换到手动模式,不影响正常施工.2019年,经在大庆深层气井上应用,对节流阀进行远程精确调控,提高了节流阀应用的安全性,实现了连续排液精细控砂.该系统可确保连续施工,降低加砂压裂排液过程的风险,确保排液求产过程的顺利进行.【总页数】5页(P24-28)
【作者】王慧君
【作者单位】中国石油大庆油田有限责任公司试油试采分公司黑龙江大庆163412
【正文语种】中文
【中图分类】TE357
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4.一种适用于液动阀门的手自一体电控液动执行机构 [J], 刘志刚;
5.一种适用于液动阀门的手自一体电控液动执行机构 [J], 刘志刚
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T echnology for extreme applications极端环境应用High Performance ChokesModel HXEModel XC2Model E-CModel E-SＴ３／ＥＥＣ中国独家分销商：普胜特能源服务有限公司Ａｄｄ：北京市朝阳区利泽中一路１号博雅国际中心Ａ７０３Ｔｅｌ：　８６　１０　８４６４　４６７７Ｆａｘ：　８６　１０　８４６４　４６７８　Ｅｍａｉｌ：　ｉｎｆｏ＠ｕｓ－ｐｒｅｃｅｄｅｎｔ．ｃｏｍＨｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｓ－ｐｒｅｃｅｄｅｎｔ．ｃｏｍPerformance Characteristics3" Maximum Orifice3" TRIM510152030405060708090100C v V a l u e0.000.642.037.059.3723.9360.7194.76128.59156.63171.68186.44193.730501001502002" Maximum Orifice2" TRIM510152030405060708090100C v V a l u e0.000.640.903.926.5012.3338.8060.2487.30106.15116.77119.14120.240501001502001-1/2" TRIM 0.000.380.77 3.314.979.5430.2449.6668.7976.2579.9181.1982.471 1/2" Maximum Orifice510152030405060708090100C v V a l u e50100150200开度百分比开度百分比开度百分比HXE系列节流阀Cv值是精密流量测试值, 三种尺寸的节流效果非常好.F L U I D D Y N A M I C SP I S T O N A C T U A T O R P O S I T I V E C H O K E S Y S T E M■■Actuator OptionsG A N T R Y S Y S T E M■■■U N D E R B A L A N C E D F L O W B A C K S C H O K E&K I L LApplicationsS T R A I G H T M A N U A LA C T U A T O R■W O R M G E A R O P E R A T O R E L E C T R I C A C T U A T O R■■■执行器活塞式执行器EEC公司提供标准的双向活塞式执行器。

二级电液比例节流阀设计

武汉科技大学毕业设计二级电液比例节流阀设计摘要电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用模拟式电气-机械转换装置将电信号转换为位移信号，连续地控制液压系统中工作介质的压力、方向或流量的一种液压元件。

此种阀工作时，阀内电气-机械转换装置根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出。

阀芯位移可以以机械、液压或电的形式进行反馈。

当前，电液比例阀在工业生产中获得了广泛的应用。

本设计的课题是电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀。

在对该阀各部分的结构、原理及性能参数进行详细分析的基础上，完成了功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀，通径为32mm，最大流量为480L/min，进油口额定工作压力为31.5MPa，出油口额定工作压力为30.5MPa的电液比例节流阀的结构设计与参数设计。

关键词：电液比例节流阀；流量阀；比例放大器AbstractThe battery solution proportioning valve is take the traditional industrial used hydraulic control valve as a foundation, uses the simulation type electricity pneumatic machinery switching device to transform the electrical signal into the displacement signal, controls in continuously the hydraulic system the actuating medium pressure, the direction or the current capacity one kind of hydraulic pressure part.When this kind of valve works, in the valve the electrical pneumatic machinery switching device has the corresponding movement according to the input voltage signal, causes the working valve valve core to have the displacement, the valve port size has the change and completes by this with the input voltage becomes the proportion the pressure, the current capacity output.The valve core displacement may by the machinery, the hydraulic pressure or the electricity form carries on the feedback.Presently, the battery solution proportioning valve has obtained the widespread application in the industrial production. This design topic is in a battery solution proportioning valve kind of - - two level of battery solution proportion throttle valve.In to this valve various part of structures, the principle and the performance parameter carries on the multianalysis in the foundation, has completed the power level is two cartridge inserted valves, the forerunner level for the battery solution proportion Three Contacts reduced pressure overflow valve, the latus rectum is 32mm, the maximum current capacity is 480L/min, the oil inlet fixed working pressure is 31.5MPa, the output port fixed working pressure is the 30.5MPa battery solution proportion throttle valve structural design and the parameter design. Key word: Battery solution proportion throttle valve; Cartridge inserted valve; Proportion electro-magneKeyword: Electro-hydraulic proportional throttle valve; Flow Valve;Proportional amplifier目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 电液比例阀的特点与分类 (2)1.2电液比例技术在我国的发展 (3)1.3 比例流量阀 (3)1.3.1 比例流量阀分类 (3)1.3.2 电液比例节流阀的分类 (3)第2章流量阀控制流量的一般原理 (5)2.1 流量控制的基本原理 (5)2.2 流量阀的控制方式 (5)2.3 本设计中节流阀的参数 (6)2.4 主阀阀芯节流口形式确定 (6)第3章比例节流阀结构设计 (7)3.1 插装式主阀设计 (7)3.1.1 主阀阀套的设计 (7)3.1.2 主阀阀芯的设计 (9)3.1.3 插装式主阀面积比的确定 (10)3.1.4先导阀阀芯详细受力分析 (12)3.1.5 先导阀溢流部分的设计 (15)3.1.6先导阀的原理分析 (16)3.2公差与配合的确定 (17)3.3 比例放大器 (18)3.3.1 比例放大器的分类 (18)3.3.2 电液比例控制元件对比例放大器的要求 (19)3.3.3比例放大器的基本控制电路 (19)第4章节流阀工作总原理分析及其性能参数指标 (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)武汉科技大学毕业设计前言现代工业的不断发展对液压阀在自动化、精度、响应速度方面提出了愈来愈高的要求，传统的开关型或定值控制型液压阀已不能满足要求，电液伺服阀因此而发展起来，其具有控制灵活、精度高、快速性好等优点。

二级节流阀口空化特性表征研究

二级节流阀口空化特性表征研究李四海1 袁士豪21.浙江省特种设备检验研究院,杭州,3100202.浙江制氧机集团有限公司,杭州,310004摘要:探讨了二级节流阀口空化概率的表征,并在经典空化数σ基础上提出了适用于二级节流阀口空化剧烈程度表征的空化指数计算式㊂在节流阀口空化表征基础上研究了U 形和V 形节流阀口的空化特性曲线,得出如下结论:U 形和V 形节流阀口的空化气蚀剧烈区始终集中在较小过流截面A 2上,并且当阀口体积流量方向反转时节流空化特性表现出明显差异;当流体流入过流截面A 1时A 2截面上的空化指数要大于流体流出过流截面A 1时A 2截面上的空化指数,从宏观上则反映为流入截面A 1时的体积流量要小于流出A 1时的体积流量㊂关键词:节流阀口;空化表征;特性曲线;体积流量中图分类号:T H 137.52 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.16.007S t u d y o nT w o ‐s t a geT h r o t t l eP o r t C a v i t a t i o nC h a r a c t e r i z a t i o n L i S i h a i 1 Y u a nS h i h a o21.Z h e j i a n g S p e c i a l E q u i p m e n t I n s p e c t i o n I n s t i t u t e ,H a n gz h o u ,3100202.Z h e j i a n g H a n g y a n g G r o u p ,H a n gz h o u ,310004A b s t r a c t :T h e c a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n o f t w o s t a g e t h r o t t l e p o r tw a s s t u d i e d ,a n du s i n g cl a s s i c a l c a v i t a t i o nd e f i n i t i o n σ,n e w ‐f o r mc a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n i n d e xw a s o b t a i n e d ,w h i c hw a s a p pl i c a b l e ,t o t w o s t a ge t h r o t t l e p o r t .I n t h e c a l c u l a t i o nf o r m u l a e o f n e w ‐f o r mc a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n i n d e x ,a l l d e s ig n p a r a m e t e r s n e e d e db y t w o ‐s t a g e th r o t t l e p o r tw e r ei n c l u d e d .A p p l y i n g th e c a l c u l a t i o n f o r m u l e ,c a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n c u r v e s o fUa n dVt h r o t t l e p o r t sw e r e p l o t t e d ,a n d i t i so b s e r v e d f r o mt h ep l o t s t h a tw h e t h e rUo rVt h r o t t l e p o r t ,c a v i t a t i o n c o n c e n t r a t i o n r e g i o n i s a l w a ys a r o u n d s e c t i o n A 2,a n d t h a t t h e c a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n i n d e xo f s e c t i o n A 2w h e n l i q u i d f l o w s i n t o s e c t i o n A 1i s a l w a y s l a r g e r t h a n t h a t o f A 2w h e n l i q u i d f l o w s o u t f r o ms e c t i o n A 1;t h em a c r o s c o pi c p h e n o m e n a i s t h a t f l o w r a t e s o f d i f f e r e n t f l o wd i r e c t i o n s a r ed i f f e r e n t ,a n d a l s o f l o wr a t e o u t o f s e c t i o n A 1i s l a r ge r t h a n t h a t of f l o wr a t e i n t o s e c t i o n A 1.K e y wo r d s :t h r o t t l e p o r t ;c a v i t a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n ;c a v i t a t i o n c u r v e ;f l o wr a t e o f v o l u m e 收稿日期:201408040 引言高性能多路阀是工程机械㊁农业机械等现代化设备液压控制系统中的关键控制器件,通过多路阀来控制系统油路的通断可以实现液压执行机构的复杂复合动作,故多路阀性能的优劣会对高性能液压机械的工作性能产生较大的影响㊂当系统外部负载具有较大的时变性时,多路阀阀芯将处于恶劣工况,节流阀芯过大的压降将会使阀芯节流处于剧烈的空化气蚀状态,这将会对液压阀的寿命产生非常大的影响㊂为了尽可能地抑制节流阀口的空化气蚀现象,在实际节流阀口的设计中会较多地应用异形分压节流阀口,异形分压节流阀口具有多个分压节流截面,可以较好地分散阀口过大的节流压降[1‐3]㊂到目前为止,应用通用流场有限元分析软件对液压阀内部流道的流场进行有限元分析的研究已经取得了不少成果[4‐6]㊂还有学者针对液压阀㊁液压泵等液压元件进行了仿真加试验的研究[7]㊂同全周阀口节流相比,异形分压节流阀口的水力直径较大,抗阻塞性较好,且容易获得较小的稳定流量㊂然而到目前为止,对影响分压节流阀口节流性能的关键因素空化现象的研究还不是很多,至于用量化手段表征空化现象的研究则更加鲜见㊂本文研究了表征节流阀口空化特性的空化指数的数学表达形式,从经典空化数σ的定义出发,探讨了适合于二级节流阀口空化剧烈程度表征的空化数计算公式,并将其运用到典型二级节流阀口(U 形和V 形节流阀口)的空化特性分析㊂1 二级节流阀口空化特性的表征空化现象是阀口节流中最难解决的问题之一,由于阀口设计等原因,节流阀口的节流过程往往伴随着阀口剧烈的空化气蚀现象,使液压阀的使用寿命大大缩短㊂空化气泡的产生不仅与流体的气液分离压力p g 有关,还与液体中气核的大小和数量有直接的关系㊂为了量化空化气泡产生的㊃5612㊃二级节流阀口空化特性表征研究李四海袁士豪Copyright ©博看网. All Rights Reserved.客观条件,人们提出了量纲一初生空化数的概念,以此表征不同条件下空化气泡产生的概率,经典的量纲一空化数σ定义为σ=p ∞-p g12ρv 2∞(1)式中,p ∞为参考流体的绝对压力;v ∞为参考流体的速度;ρ为液体密度㊂其中,p ∞与v ∞是相对应的,即v ∞为压力方向的来流速度㊂显然,经典空化数σ的计算中需要知道所关注流场的压力和流体速度,而在实际中要想计算出节流阀口的节流速度是很困难的,为此要想较好地表征节流阀口的空化气蚀特性,就必须重新寻找新的空化指数计算形式,以使其适用于分压节流阀口㊂一般,当某一流场存在压降Δp 的时候,在该流场附近会存在一个流场压力的最小值p m i n ,定义该流场区域内的最小压力系数C p m i n为C p m i n=p m i n -p ∞12ρv 2∞(2)从式(2)中可以看出,当该流场内的最小流体压力值p m i n 到达气液分离压力p g 附近时,最小压力系数C p m i n 在数值上与经典空化数σ相等㊂忽略油液的重力势能,则理想伯努利方程可以写为p2-p ∞=ρ(v 2∞-v 22)2(3)式中,p 2为阀口过流截面压力;v 2为阀口过流截面平均速度㊂此处,p ∞和v ∞分别为液压流道内压力和液压流道入口处平均速度㊂一般液压阀流道的特征尺寸d 相对于其阀芯的阀口几何尺寸k 要大得多,即d ≫k ;又由几何关系知:液压阀流道的过流截面A d 的面积S d 与阀口过流截面A k 的节流面积S k 的比值与特征尺寸之间存在如下关系:S dS k ∝(d k)2由此可知:液压流道的过流面积S d 与阀口过流截面节流面积S k 也满足S d ≫S k ㊂忽略油液可压缩性,由于体积流量q V d =q V k ,且S d ≫S k ,则由此推知液压阀流道内的流速v ∞与阀口节流截面的流速v 2满足v ∞/v 2≪1㊂则式(3)可简化为p ∞-p2≈ρv 222(4)参考流场最小压力系数C p m i n的定义,这里定义节流阀口流场的最小压力系数C 'p m i n 为C 'p m i n |p m i n =pg=p ∞-p gp ∞-p2(5)由式(5)可知节流阀口流场的最小压力系数C 'p m i n的值一般是大于1的,在实际中总是希望能够表征节流阀口发生空化气蚀现象可能性的大小,因此为了使节流阀口流场的最小压力系数C 'p m i n与概率意义上的发生可能性建立联系,取C 'p m i n 的倒数作为表征节流阀口空化的数值,即将节流阀口空化指数σ定义为σ=1C 'p m i n|p m i n =p g =p ∞-p 2p ∞-p g (6)其中,p ∞看作是节流阀口入口压力,p 2为节流阀口出口压力,一般对于多路换向阀口节流,p2≫p g ㊂从式(6)可以看出,阀口的入口压力p ∞增大时,节流阀口空化指数σ减小;提高节流出口背压p2时,空化指数σ也相应减小㊂这与之前对空化气蚀现象的分析是吻合的,用式(6)所定义的节流阀口空化指数σ是合理的㊂为适应分压节流阀口节流空化气穴指数的表征要求,可分别计算过流截面A 1㊁A 2的空化指数σ1㊁σ2㊂依据式(6),定义了分压节流阀口过流截面A 1㊁A 2上的空化指数σ1㊁σ2,即σ1=p 1-p 2p 1-p g σ2=p 2-p 3p 2-p üþýïïïïg (7)其中,p 1可视为节流阀口的入口压力,p2则近似认为是两个过流截面A 1㊁A 2之间区域内的平均压力,p3则视作节流阀口出口背压㊂由U 形节流槽和V 形节流槽的节流特性可以确定在过流截面A 1㊁A 2上的节流压降分配满足下式:Δp 1Δp2=(C q 2S 2C q 1S 1)2(8)其中,C q 1S 1㊁C q 2S 2为考虑了节流阀口加工工艺性的等效节流截面面积㊂考虑到节流阀口各个过流截面上的节流压降与阀口总的节流压降之间的关系,并将式(7)作适当的数学形式的变化,最终得到了节流阀口空化指数的计算式:σ1=1-11+(C q 2S 2C q 1S 1)21p 3Δp 2+11-p gp1σ2=1-[1+(C q 2S 2C q 1S 1)21p 3Δp2+1]p 3p11-[1+(C q 2S 2C q 1S 1)21p 3Δp2+1]p g püþýïïïïïïïïïïïï1(9)㊃6612㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.式(9)中所有参数均可以在设计时就确定,从而为设计高性能液压阀的阀口节流形式提供了一定的理论依据㊂对于式中过流截面A 2上的节流压降Δp 2,可按照节流压降的分配原则用节流阀口总压降Δpt o t a l 表达:Δp2=Δp t o t a l 1+(C q 1S 1C q 2S 2)2=p 1-p 31+(C q 1S 1C q 2S 2)2(10)将式(10)代入式(9)中,得到了依赖于外部设计参数的节流截面空化指数计算式:σ1=1-11+k 2m 1-p gp1σ2=1-(1+k 2m )p 3p 11-(1+k 2m )p gp üþýïïïïïïïï1(11)m =(1+1k 2)1p 1p3-1+1k =C q 2S 2C q 1S 1一般我们要研究的空化气蚀现象往往发生在阀口压降较大的时候,为了研究节流阀口在无背压p 3(即阀口压降很大)时候的空化特性,可将式(11)变化为σ1=1-11+k 21-p gp1σ2=1-(1+k2)p 3p11-(1+k 2)p g püþýïïïïïïïï1(12)式(12)是在假设流体是从过流截面A 1流入节流阀口的前提下得出的,当液流体积流量q V 反向时,即油液从过流截面A 1流出时,节流截面空化指数的计算式要修正为σ1=1-(1+k2)p 3p 11-(1+k 2)p g p1σ2=1-11+k21-p gpüþýïïïïïïïï1(13)其中,k 也相应修正为k =C q 1S 1C q 2S 2由式(12)和式(13)可知,对于二级节流阀口的空化特性,只需要明确设计参数就可以量化所设计的二级节流槽空化性能,从而可大大缩短节流阀口的设计周期㊂2 二级节流阀口空化特性分析由空化特性的表征公式可知,要获得节流阀口的空化特性,必须首先得到节流阀口的过流截面A 1和A 2的节流面积大小㊂依据图1中U 形和V 形节流阀口的结构简图,可以得到U 形和V 形节流阀口节流截面的面积随着阀口开度X 的变化函数S 1(X )㊁S 2(X )㊂(a )U 形节流阀口(b )V 形节流阀口图1 U 形和V 形节流阀口几何特征参数根据图1所示,对于U 形节流阀口,当节流阀口开度X <R 时,两个过流截面A 1㊁A 2的面积可按下式计算:S 1=R 2ar c c o s (R -X R )-(R -X )X (2R -X )S 2=2H X (2R -X })(14)当节流阀口开度X ≥R 时,由图1知过流截面面积S 2变成了定值,S 1则继续增大,直到节流阀口全开㊂即S 1=πR 22+2R (X -R )S 2=2}R H (15)而对于V 形节流阀口,阀口过流截面面积S 1始终要大于S 2㊂由于阀芯尺寸相对于V 形节流阀口要大得多,因此可以将边界包络线简化成直线,则S 1㊁S 2的近似计算式为S 1=X 2L H t a n θ2S 2=(H L X )2t a n θüþýïïïï2(16)将式(14)~式(16)代入式(12)和式(13),并代入U 形节流阀口的结构参数(L =6mm ,H =2mm ,R =1mm )和V 形节流阀口的结构参数(L =6mm ,H =1mm ,θ=80°),得到了U 形节流阀口和V 形节流阀口在过流截面A 1㊁A 2附近的空化指数曲线㊂㊃7612㊃二级节流阀口空化特性表征研究李四海袁士豪Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图2为U形节流阀口的空化特性曲线㊂从流入流出过流截面A1的空化指数特性曲线可以发现,在过流截面A1附近,当液流方向是流入过流截面A1时,其空化指数σ1A1i要小于液流流出过流截面A1时的空化指数σ1A1o;同理,液流方向是流入过流截面A1时,在过流截面A2上的空化指数σ2A1i 要大于液流流出过流截面A1时的空化指数σ1A1o ㊂在同样的阀口外部流场条件下,发现对于U形节流阀口,其空化气蚀剧烈的区域始终集中在过流截面A2上,但是在液流方向不同的时候,图2 流入流出A1时U形节流阀口空化指数σ1、σ2其空化的剧烈程度还是表现出了明显的不同㊂同样是过流截面A2,在液流流入过流截面A1的时候,其空化剧烈程度要明显高于液流流出过流截面A1时,且在流出过流截面A1的时候,在A2上不容易产生空化饱和现象,而在流入过流截面A1时,过流截面A2的空化指数σ2A1i在很小的阀口开度X时就出现空化饱和现象,即在A2上空化剧烈程度相当高㊂虽然在过流截面A1上,当液流流入A1时的空化指数σ1A1i 要小于流出A1截面时的空化指数σ1A1o,但从总体来看,空化气蚀剧烈程度始终是流入A1截面时要大于流出A1截面时㊂当液流流入A1时,在很小的阀口开度X下,空化气蚀现象就迅速向过流截面A2上集中,随后A2上空化指数σ2A1i迅速达到饱和,而A1上的空化剧烈程度却迅速下降,整个阀口开度的变化过程除了在阀口开度很小的一段时间内,流入过流截面A1时的空化特性基本上体现在过流截面A2上㊂相对于流入过流截面A1时,液流流出过流截面A1时的空化特性的变化相对要均衡一些㊂在小阀口开度下,液流流出过流截面A1时,在A1过流截面会出现短暂的空化饱和现象,随着阀口开度的增大,在A1过流截面的空化剧烈程度降低,而在过流截面A1上的空化指数虽然也会上升,但其上升的速率明显远小于液流流入A1时,且在液流流出过流截面A1时U形分压节流槽发生空化饱和的概率远小于流入过流截面A1时㊂为了验证关于空化气蚀的理论分析,设计了液压流量实验系统㊂由图3实验原理可以知道:左侧为实验节流阀口入口压力调定部分㊂从变量泵2泵出的液压油经过高压软管3㊁滤波装置4和过滤器5进入节流入口㊂变量泵出口处的高压软管和滤波装置可以最大限度地衰减液压油的压力波动,从而获得更加稳定的压力流量㊂1.稳压阀2.变量泵3.高压软管4.滤波装置5.液流过滤器6.流量计 7㊁8㊁9㊁10.压力传感器 11.背压阀图3 二级节流阀口实验原理调定U形和V形节流阀口入口压力㊁出口压力分别为5M P a㊁0.1M P a和3M P a㊁0.1M P a,并设置不同的阀口开度,记录在不同阀口开度下的体积流量㊂图4为U形节流阀口流量实验曲线(入口压力分别为5M P a㊁3M P a,出口压力均为0.1M P a),由图4可知:当液流的流向相反时,其流量会出现不相等的现象㊂图4 流入流出A1时U形节流阀口体积流量实验值在图4中,给出了在不同进出口压力下的U 形分压节流阀口的过流流量实验值㊂从该实验曲线中可以看出:在阀口开度X的中间区段,液流流出过流截面A1时的体积流量q V A1o要稍大于流入过流截面A1时的体积流量q V A1i;当处于小阀口开度X或接近阀口全开的时候,液流流入过流截面A1时的体积流量q V A1i与流出A1时的体积流量q V A1o基本上相当㊂这从U形节流阀口节流空化特性曲线(图2)可以得到解释:在阀口开度X㊃8612㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.较小的时候,当液流流入过流截面A 1的时候,过流截面A 1和A 2上的空化指数σ1A 1i 和σ2A 1o 的数值都比较大,且A 1㊁A 2上的空化剧烈程度分布相对较均衡,σ1A 1i 和σ2A 1i 的数值与当液流流出A 1时在截面A 1上的空化指数σ1A 1o 非常接近,即在小阀口开度时流入㊁流出A 1截面的液流在U 形节流阀口内的空化剧烈程度相近,在抵消空化气泡影响后的实际通流截面很接近,宏观上即表现为小阀口开度时流入㊁流出过流截面A 1的体积流量在数值上基本相等;当阀口开度接近全开的时候,流入㊁流出过流截面A 1时的空化剧烈集中区始终在过流截面A 2上,且体积流量流向相反时空化指数σ2A 1i ㊁σ2A 1o 基本一样,宏观表现为接近阀口全开时流入㊁流出截面A 1的体积流量q V A 1i 和q V A 1o 基本相等;当阀口开度X 处于中间区域时,流入截面A 1时,空化饱和区很快就集中在过流截面A 2上,此时U 形节流阀口的体积流量q V A 1i 基本达到饱和状态,不再随着阀口开度的增大而继续增大㊂而当液流流出过流截面A 1时,由图2可知,在过流截面A 1和A 2上的空化指数并没有出现很大差值,即在液流流入A 1时,过流截面上的空化剧烈程度比较均衡,并没有出现明显的空化程度剧烈的集中区,且σ1A 1i 和σ2A 1o 均小于液流流入A 1时的σ2A 1i ,从宏观角度看就表现为在阀口开度的中间区域内流入过流截面A 1的体积流量q V A 1i 要稍小于流出过流截面A 1的体积流量q V A 1o ㊂与U 形节流阀口相似,将V 形节流阀口过流截面A 1㊁A 2的面积计算式(式(17))代入式(13)和式(14),得到V 形节流槽空化特性曲线,如图5所示㊂图5 流入流出A 1时V 形节流阀口空化指数σ1、σ2从图5可以看出对于V 形分压节流阀口而言,当液流流入过流截面A 1的时候,在过流截面A 2上的空化指数σ2A 1i 要大于流出截面A 1时的空化指数σ2A 1o ;当液流流出过流截面A 1时,在A 1截面上的空化指数σ1A 1o 要明显大于液流流入A 1时的空化指数σ1A 1i ㊂由图4亦可以看出对于V 形节流阀口,其空化气穴的集中区域始终位于过流截面A 2附近,即V 形节流阀口节流性能的好坏主要取决于过流截面A 2上的空化特性㊂从图5的V 形节流阀口体积流量实验曲线中可以发现,当液流的流向相反时,其流量与U 形节流槽相似,会出现流量翻转时在同一阀口开度下流量不相等的现象㊂图6所示为V 形节流阀口体积流量实验曲线,当节流体积流量q V 流向相反的时候,其对应的体积流量q V A 1o 和q V A 1i 存在差异,并不是完全相等,且在整个阀口开度的范围流出过流截面A 1的体积流量q V A 1o 始终要比流入过流截面A 1时的体积流量q V A 1i 大一些,这一现象可以从V 形节流阀口过流截面空化特性曲线图5中得到解释:V 形图6 流入流出A 1时V 形节流阀口流量实验值节流阀口过流截面A 1㊁A 2上的空化指数为一定值,与阀口开度X 无关㊂又由于V 形分压节流阀口的空化特性主要体现在过流截面A 2上,由图5可以看出,当液流流入A 1截面时在A 2上的空化指数σ2A 1i 要大于流出A 1时的空化指数σ2A 1o ,由此可知当液流流出A 1截面的时候,在空化集中区A 2处的空化气蚀剧烈程度相比液流流入A 1截面时要小一些㊂由此可以推断当液流流出A 1截面时,V 形节流阀口的实际等效过流截面面积A e 要比流入过流截面A 1时的大一些,由阀口节流流量计算式可知液流流出过流截面A 1时的体积流量要比流入过流截面A 1时的体积流量大一些㊂3 结论(1)由经典空化数的定义出发,结合二级节流阀口的几何结构特点,研究了二级节流阀口节流空化特性的表征,并推导出了二级节流阀口空化指数的计算公式㊂(2)通过对U 形和V 形节流阀口空化特性的研究,发现U 形和V 形节流阀口的空化剧烈区始终集中在过流截面A 2附近,在过流截面A 2上的空化剧烈程度会对阀口节流特性(下转第2221页)㊃9612㊃二级节流阀口空化特性表征研究李四海袁士豪Copyright ©博看网. All Rights Reserved.e n t if i c,P r o c e e d i ng sE u r o p e a n W i n dE n e r g y C o n f e r-e n c e&E x h i b i t i o n.B r u s s e l s,2011:20‐23.[4] 郑琦,李运华,杨丽曼.控并联变量马达速度系统复合控制策略[J],北京航空航天大学学报,2012,38(5):692‐696.Z h e n g Q i,L iY u n h u a,Y a n g L i m a n.C o m p o u n dC o n-t r o l S t r a t e g y f o r t h eP u m p‐c o n t r o l l e d‐p a r a l l e l‐v a r i a-b l e‐d i s p l ac e m e n t‐m o t o r S p e e dS y s t e m[J].J o u r n a l o fB e i j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s,2012,38(5):692‐696.[5] L iY u n h u a,H eL i u y u,Y a n g L i m a n.C o o r d i n a t e d a n dO p t i m a lA c c e l e r a t i o n a n dD e c e l e r a t i o nD r i v i n g C o n-t r o lf o r M u l t i‐a x l e H y d r o s t a t i c D r i v i n g V e h i c l e[C]//12t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nC o n t r o l,A u-t o m a t i o n,R o b o t i c sa n d V i s i o n.G u a n g z h o u,2012: 524‐529.[6] W uB a o l i n,Q i uL i h u a,W a n g Z h a n l i n.F o u rW h e e l sD r i v e nI n d e p e n d e n t l y b y O n eP u m p D r l v i n g F o u rH y d r a u l l c M o t o r s[J].C h i n e s eJ o u r n a l o f M e c h a n i-c a l E n g i n e e r i n g,2005,18(2):232‐236.[7] 吴保林,裘丽华,唐志勇,等.工程机械液压底盘模拟实验台双马达同步技术研究[J].中国机械工程, 2006,17(9):899‐902.W uB a o l i n,Q i uL i h u a,T a n g Z h i y o n g,e t a l.R e s e a r c ho nS p e e dS y n c h r o n i z a t i o nC o n t r o l o fD o u b l eM o t o r s o fH y d r a u l i cC h a s s i sS i m u l a t i o n E x p e r i m e n t a lD e-v i c eo fE n g i n e e r i n g V e h i c l e s[J].C h i n a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2006,17(9):899‐902.[8] S c h a c h l e sC,S c h a c h l e sP,S c h a c h l e sE,e ta l.W i n dP o w e rG e n e r a t i n g S y s t e m:U S,4503673[P].1979‐05‐25.[9] D a v i d M,T r a c y C.H y d r a u l i c C o n t r o lD e v i c ef o rW i n dT u r b i n e:U S,4715782[P].1998‐10‐29. 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