[实用新型]一种交流阀的阀心涡动研究用的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种交流阀的阀心涡动研究用的实验装置，包括底座、阀块、蓄能器、变速器、转矩转速传感器、液压马达、交流阀、阀底板、压力传感器、激光位移传感器、数据采集系统、控制器、第一油箱和第二油箱，所述底座左上端的阀块上方安装有蓄能器；所述底座右上端的阀底板上方安装有交流阀，交流阀右端的推杆同圆心的圆上等距置设于激光位移传感器；所述交流阀左端的阀心轴上连接有变速器，变速器上端连接有液压马达，液压马达的输出轴上安装有转矩转速传感器，液压马达通过油管连接有第二油箱；所述交流阀通过油管与阀块、第一油箱相连接，油管上安装有压力传感器。本实用新型能够用于研究交流阀内激振流动诱发的阀心涡动问题。

【技术领域】

本实用新型涉及交流阀的技术领域，特别是交流阀的阀心涡动研究用的实验装置的技术领域。

【背景技术】

浙江工业大学阮健等提出了一种新型高频电液激振器结构用于大推力液压振动台的激振，已经在实验中实现了1000Hz的振动频率，并对于电液激振器的频率特性、高频信号的采集与幅值提取技术、典型激振波形的实现与控制进行了研究。对上述高频激振器的频率特性进行实验研究时，实验中暴露出的问题是所用激振阀的阀心转速超过6000r/min后，振动频率会经常出现幅度为几十赫兹的跳变。因此，可以得出：由于激振阀的阀心重量轻且径向开有很多槽口，高速转动时受到外力的激励作用，阀心出现了涡动(阀心的几何轴心偏离稳定转动的回转轴心，阀心的几何中心呈涡状运动)，阀心涡动引起了阀心转动阻力矩出现波动性变化，造成阀心转速、阀口切换频率变化，进而使激振频率不稳定。由于阀口所在的台肩与阀套的间隙很小，阀心涡动后极易出现干摩擦，使阀心反向涡动，严重时发展成振荡，不仅造成阀心转矩增大、转速下降，而且使元件表面磨损，引起非常严重的后果，实验阀的阀心表面观测证实了这一点。

高频电液颤振器的交流阀阀心转动时也会出现同样的问题，并且按附图3所示阀口结构，交流阀的换向频率是阀心转动频率的12倍，阀心转速波动对振动频率的影响更大，因此，必须解决交流阀的阀心涡动问题，改变目前按常规设计方法设计的阀心支承台肩与阀套的配合结构，提出新的油膜润滑结构，提高阀心的旋转精度及阀心的临界涡动速度，否则就会引起高频颤振器振动频率不稳定。经过分析认为，如附图4所示，当阀心转速足够高时，阀心与阀套间形成非等间隙的环状油膜，一对阀口开闭时产生的液动力会出现不平衡，在这种不平衡液动力的激励作用下，阀心的临界涡动转速会相对降低。

转子涡动是工程中的一种自激振动问题，Z L Guo,R G Kirk给出了滑动轴承稳定转动的边界条件。哈尔滨工业大学的胡超等采用短轴承理论，对转子非线性振动的稳定性进行了分析研究，采用局部线性化方法，分析判断了转子涡动方程零解和自激振动极限环的稳定性。西安交通大学的张青雷等等利用透明轴承试验台观察了轴颈同期涡动和轴承座激振对油膜层流失稳的影响。清华大学的陈左一论述了流体激振的振荡流体力学原理并总结了轴承油膜流激振的研究成果。清华大学的丁文镜对转子涡动原动力进行了分析并提出了半周油膜力的线性解析方法。目前，国内外文献均未有高速转阀内涡动研究的相关报道。

交流阀的阀心与普通转子不同，本身并不承受载荷，所受的外部激励是阀口的不平衡液动力。国内外对于阀口液动力的研究很多，R.Amirante等对液压方向比例阀的槽口结构、开度大小与液动力的关系进行了分析研究，并对稳态液动力的补偿设计进行了探讨。Valdes等对一种液压比例阀的稳态液动力进行流场仿真和理论分析，修正了此类液压阀传统的稳态液动力计算模型。ShoheiRyu等对建筑机械中的液压节流控制阀稳态液动力进行了试验分析和流场仿真研究。曹秉刚等对内流式锥阀液动力进行了理论分析、流场仿真及试验研究，并对锥阀的液动力补偿方法进行了研究。燕山大学高殿荣对液压技术中复杂流道流场的数值模拟与可视化进行了研究。浙江大学周盛等对高速开关阀液动力补偿进行了研究。目前，关于液动力的研究大都集中在阀心处于固定开口、稳定状态下的滑阀、锥阀，以及轴向作用的稳态液动力上，仅有少数学者用流场仿真或试验方法研究了流场瞬态液动力，如太原理工大学的权龙教授等对阀芯运动过程中液压锥阀内部的流场变化以及瞬态液动力进行了初步计算研究。目前，还没有对于高速转阀的液动力研究的相关文献。