孔凡帥 張泱 韋振 盧賢棉 劉磊

摘要：為了改善大流量液控單向閥在反向開(kāi)啟時(shí)的性能，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)特性分析。在液控單向閥閥芯啟閉過(guò)程中，等效應(yīng)力最大值出現(xiàn)在閥芯首端，閥芯的最大等效應(yīng)力值隨著開(kāi)口度的增大而明顯降低。

關(guān)鍵詞：大流量；反向開(kāi)啟；力學(xué)特性

中圖分類號(hào)：TH137[HTH]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：[HT]A

在液壓系統(tǒng)傳動(dòng)介質(zhì)中，與傳統(tǒng)礦物型液壓油相比，高水基具有環(huán)境友好，價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，使用維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在食品、高壓清洗、礦山等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[13]。因此，水介質(zhì)傳動(dòng)成為了流體傳動(dòng)領(lǐng)域新的發(fā)展方向之一[4]。本文對(duì)高壓大流量液控單向閥進(jìn)行力學(xué)特性分析。

1 液控單向閥的工作原理

圖1是本文所研究大流量液控單向閥的閥芯開(kāi)啟時(shí)的幾何模型。它由閥體、導(dǎo)向套、閥芯、活塞、活塞桿、進(jìn)出油口和彈簧等組成。

2 建模與仿真

采用ANSYS對(duì)閥芯進(jìn)行網(wǎng)格劃分以便進(jìn)行仿真分析。材料選擇45鋼。

閥芯的等效應(yīng)力仿真結(jié)果如圖2所示，可以看出，在閥芯最前端出現(xiàn)最大應(yīng)力，其數(shù)值隨著開(kāi)口度的增加而減小，由283MPa變?yōu)闉?75MPa，可見(jiàn)，其所受應(yīng)力在45鋼的許用強(qiáng)度內(nèi)。

閥芯的整體變形云圖如圖3所示，可以看出，最大變形位置出現(xiàn)在閥芯尾部，隨著開(kāi)口度的增加最大變形量減小，而相對(duì)于閥芯的尺寸來(lái)說(shuō)，兩種開(kāi)口度下的變形量都相當(dāng)微小。

隨著開(kāi)口度的增大，閥芯所受的最大等效應(yīng)力明顯降低。說(shuō)明閥芯在大流量液控單向閥開(kāi)啟的瞬間易受到破壞。

在閥芯啟閉的過(guò)程中，其整體應(yīng)變微小，具體參數(shù)對(duì)比見(jiàn)下表。

經(jīng)分析可知，在大流量液控單向閥沖擊卸載的過(guò)程中，閥芯的開(kāi)口越大，其應(yīng)力應(yīng)變?cè)叫?。開(kāi)口1.5mm時(shí)，應(yīng)力183MPa，變形2.20×103 mm，開(kāi)口3mm時(shí)，應(yīng)力175MPa，變形2.01×103 mm，開(kāi)口5mm時(shí)，應(yīng)力150MPa，變形1.8×103 mm?？梢?jiàn)最大值在45鋼的許用范圍內(nèi)，且變形量微小，證明了選擇45鋼合理，且閥芯的變形對(duì)流場(chǎng)的影響可以忽略。

3 結(jié)論

本文建立了大流量液控單向閥流道的幾何模型，通過(guò)仿真分析得出結(jié)論：在液控單向閥閥芯啟閉過(guò)程中，等效應(yīng)力最大值出現(xiàn)在閥芯首端，閥芯的最大等效應(yīng)力值隨著開(kāi)口度的增大而明顯降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]Scheffcls.Developments in Water Hydraulics[J].Hydraulics &Pneumatics：1996（12）：3334.

[2]Koskinen K.T.，Vilenius M.J.Water HydraulicsA Versatile Technology[J].Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society：1998，29（7）：1319.

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[4]Suzuki Kenji，Urata Eizo.Development of a Direct PressureSensing Water Hydraulic Relief Valve [J].International Journal of Fluid Power：2008，9（2）：513.

基金項(xiàng)目：徐州工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（XCX2017120）；徐州工程學(xué)院校級(jí)課題（XKY2016224）

作者簡(jiǎn)介：孔凡帥（1996），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，徐州工程學(xué)院，本科在讀，方向?yàn)橐簤簜鲃?dòng)。