液动力对锥阀振动特性的影响

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５００８液动力对锥阀振动特性的影响李光飞，刘桓龙，邓斌，王国志，晏静江（西南交通大学机械工程学院，四川成都６１００３１）摘要：针对实际工程中锥阀经常出现振动、噪声等现象，通过设计实验观察振动情况，发现锥阀的振动是规律的周期振动。将ＣＦＤ的计算结果同系统动力学模型的参数结合起来，对可能引起锥阀振动的原因如稳态液动力和瞬态液动力进行仿真分析。结

2、果表明：稳态液动力并非引起锥阀发生周期振动的原因，瞬态液动力才是锥阀产生周期振动的原因。关键词：锥阀振动；稳态液动力；瞬态液动力；自激振动中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－０２８－３ＥｆｆｅｃｔｏｆＦｌｏｗＦｏｒｃｅｔｏｔｈｅＰｏｐｐｅｔＶａｌｖｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＬＩＧｕａｎｇｆｅｉ，ＬＩＵＨｕａｎｌｏｎｇ，ＤＥＮＧＢｉｎ，ＷＡＮＧＧｕｏｚｈｉ，ＹＡＮＪｉｎｇｊｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉ

3、ｔｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｃｈｕａｎ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅａｌｗａｙｓｈａｓｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈｄｅｓｉｇｎｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｉｓａｔｙｐｉｃａｌｐｅｒｉｏｄｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ．ＣｏｍｂｉｎｉｎｇＣＦＤｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈ

4、ｅｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｏｒｃｅａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｏｗｆｏｒｃｅｔｏｔｈｅｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｍａｄｅ．Ｆｒｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｏｒｃｅｉｓｎｏｔｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆｖａｌｖｅｐｅｒｉｏｄｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｔｒａ

5、ｎｓｉｅｎｔｆｌｏｗｆｏｒｃｅｉｓｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｏｆｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ；Ｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｏｒｃｅ；Ｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｏｗｆｏｒｃｅ；Ｓｅｌｆｅｘｃｉｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ液压控制锥阀由于密封性好、过流能力强、响应快、抗污染能力强、结构相对简单等优点，成为广泛应用的液压元件。由于锥阀属于“阀芯－弹簧”的低阻尼振荡系统，在实际应用中很容易出现振动［１］。振动诱发噪声，且由于锥阀常用作先导阀，其稳定性差而引起液压系统压力波动的

6、现象，给整个液压系统带来了很大危害。同时，由于振动过程中阀芯频繁碰撞阀座，导致阀座和阀芯出现凹痕，易出现渗漏导致锥阀失去密封性，从而导致整个液压系统功能的丧图１锥阀振动试验原理图失［２］。因此找到引起锥阀振动的原因并给出合理的解决办法是非常重要的。针对工程中常用锥阀的振动原因进行研究，基于试验结果分析锥阀产生振动的原因，利用计算流体动力学同系统动力学相结合的方法，重点分析了液动力对锥阀振动特性的影响。１试验分析图１为试验原理图，通过溢流阀调节进入锥阀阀图２试验测得进油口压力信号腔流量的大小。高速摄像机对锥阀的振动过程进行拍分析

7、拍摄到的清晰的锥阀振动过程以及传感器采摄，在进油管道和出油管道分别安装有压力和流量传样得到的压力和流量信号发现，锥阀的振动是典型的感器。进油口处测得的入口压力信号如图２所示，测简谐周期振动。根据振动理论，要产生周期振动只能得的流量信号如图３所示，通过高速摄像机拍摄到的为以下几种原因［３］：锥阀振动图像如图４所示。（１）受迫振动，要求信号源为周期信号。收稿日期：２０１２－０６－２９基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＳＷＪＴＵ１１ＣＸ０２５）作者简介：李光飞（１９８６—），男，硕士研究生，研究方向为ＣＦＤ仿真及液压

8、元件振动的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｓｐａｒｋ＠１２６ｃｏｍ。第５期李光飞等：液动力对锥阀振动特性的影响·２９·（２）自激振动，阻尼为正负交变阻尼，信号源式（２）和式（３）分别为稳态液动力和瞬态液可以是恒定信号。动力的传统计算表达式，但是由于传统的计算公式做（３）无阻尼振动。