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        基于ANSYS某轉(zhuǎn)向液壓三通管接頭流體分析

        2020-12-01 02:48:36王曉楊立榮郭帥梁文倩劉智云
        汽車零部件 2020年11期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        王曉, 楊立榮, 郭帥,梁文倩, 劉智云

        (泰安航天特種車有限公司,山東泰安 271000)

        0 引言

        液壓系統(tǒng)中的管接頭是液壓系統(tǒng)中基本的零部件,管接頭布置對液壓系統(tǒng)中的壓力及流速變化存在一定影響,而液壓油在管路的流動(dòng)過程中,尤其是通過三通管接頭時(shí),其壓力及流速均會(huì)發(fā)生變化,本文作者結(jié)合某實(shí)際項(xiàng)目,對特種汽車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)中某部位的三通管接頭進(jìn)行流體分析,以對后續(xù)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)分析提供思路。

        1 液壓系統(tǒng)的工作原理

        油源部分液壓原理圖如圖1所示。

        圖1 油源部分液壓原理

        某特種汽車因其使用要求的特殊性,轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)采用主泵及應(yīng)急泵應(yīng)急合流的方式。主泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),應(yīng)急泵采用分動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)。車輛正常工作時(shí),由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向主泵向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油,分動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急泵通過應(yīng)急控制閥回液壓油箱;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)因故障熄火或轉(zhuǎn)向主泵存在故障時(shí)及轉(zhuǎn)向主泵流量低不足以滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作時(shí),由分動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急泵向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油,保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能正常工作,從而使車輛行駛安全。在此液壓系統(tǒng)中,主泵及應(yīng)急泵管路合流位置使用三通關(guān)接頭進(jìn)行合流,以向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源,當(dāng)液壓油通過三通接頭時(shí),主泵油路中的液壓油與應(yīng)急泵油路中的液壓油的流體運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

        2 三通管接頭建模分析

        該處液壓管接頭采用通徑20 mm的T型三通管接頭,接頭長100 mm,高度為50 mm,為方便模型簡化,在有限元模型中采用圓柱體進(jìn)行建模處理。根據(jù)實(shí)際情況與經(jīng)驗(yàn)值,T型三通接頭兩端為主泵進(jìn)油及應(yīng)急泵進(jìn)油,中間油口向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)供油,其流速均為2 m/s,出油口壓力為10 MPa,液壓油介質(zhì)為10號航空液壓油。

        在ANSYS中建立起CFD模型,進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并設(shè)定好邊界條件,共劃分230 930個(gè)網(wǎng)格,如圖2所示。

        圖2 三通接頭有限元模型

        在ANSYS軟件中設(shè)置材料屬性,將材料屬性設(shè)置為10號航空液壓油,密度為850 kg/m3,動(dòng)力黏度為0.085 kg·s/m2,如圖3所示,設(shè)置出口壓力為10 MPa,T型管接頭兩端進(jìn)口流速為2 m/s后進(jìn)行仿真分析。

        圖3 參數(shù)設(shè)定圖

        經(jīng)仿真分析計(jì)算,計(jì)算分析結(jié)果如圖4—圖6所示。

        圖4 迭代計(jì)算曲線

        圖5 三通接頭壓力分布云圖

        圖6 三通接頭速度矢量云圖

        根據(jù)仿真結(jié)果可以看出,三通接頭作為合流使用時(shí),其壓力變化不大,壓力波動(dòng)范圍在9.93~10.2 MPa,壓力變化比較小,對液壓系統(tǒng)影響較小,可以忽略不計(jì)。三通接頭在流速方面有一些變化,考慮到實(shí)際三通接頭存在圓角,模型處理時(shí)存在一定偏差,但整體趨勢可以體現(xiàn)三通接頭實(shí)際流速情況,在三通接頭出油端流速較大,在兩端進(jìn)油口流速會(huì)有所降低(最低流速在1 m/s左右,遠(yuǎn)小于雷諾數(shù)[5]),但對于實(shí)際工程應(yīng)用來講,采用三通接頭形式進(jìn)行管路連接對轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用影響不大。

        3 結(jié)束語

        結(jié)合ANSYS有限元進(jìn)行液壓三通管接頭進(jìn)行流體分析,可以對常見的液壓管路管接頭內(nèi)部流體內(nèi)壓力及流速變化進(jìn)行分析,對實(shí)際工程應(yīng)用可以提供數(shù)據(jù)支持及理論依據(jù);對某特種汽車轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)中所用的三通管接頭進(jìn)行流體分析,可以看出,該位置所選用的三通液壓管接頭滿足實(shí)際工程使用需要。

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