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挖掘机回转马达配流盘的结构研究挖掘机回转马达配流盘的结构研究 液压气动与密封/2010年第2期 挖掘机回转马达配流盘的结构研究 谢永超石金艳 (湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001) 摘要:该文采用流体计算软件STAR—CD,针对两种不同减压槽结构的配流盘进行 了CFD解析,通过计算结果的对比,最后得 出设置两个小孔的结构较好,该研究结果为回转马达配流盘的结构设计提供了重 要参考. 关键词:回转马达;配流盘;结构;噪声;CFD 中图分类号:TH137.51文献标识码:A文章编号:1008—0813(2010)02—0018...

挖掘机回转马达配流盘的结构研究
挖掘机回转马达配流盘的结构研究 液压气动与密封/2010年第2期 挖掘机回转马达配流盘的结构研究 谢永超石金艳 (湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001) 摘要:该文采用流体计算软件STAR—CD,针对两种不同减压槽结构的配流盘进行 了CFD解析,通过计算结果的对比,最后得 出设置两个小孔的结构较好,该研究结果为回转马达配流盘的结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 提供了重 要参考. 关键词:回转马达;配流盘;结构;噪声;CFD 中图分类号:TH137.51文献标识码:A文章编号:1008—0813(2010)02—0018—04 StudvontheStructureofValvePlateofSlewingMotorofHydraulicExcavator XIEYong——chaoSillJin——yan (HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege,Zhuzhou412001,China) Abstract:BasedonflowcalculationsoftwareSTAR— CD,aimingattwokindsofreliefgrooveofvalveplate,CFDcalculationiscarriedoutin thispaper.Bycomparingthecalculationresults,itconcludesthatthestructurewhichsetstwoh olesisbetter,andthestudyprovidesimportant referencevalueforthedesignofvalveplateofslewingmotor. KeyWords:slewingmotor;valveplate;structure;noise;CFD 0引言 回转马达作为挖掘机回转系统的重要组成部分, 其工作性能对液压挖掘机的作业有着很大的影响.该 文研究的挖掘机回转马达为轴向柱塞马达,轴向柱塞 马达的结构噪声与流体噪声主要是在配流过程中产生 的.轴向柱塞马达的柱塞液压缸,工作时不断进行高 低压转换.充满低压油的柱塞液压缸突然和高压油腔 接通时,高压油会瞬间向缸中倒流,产生液压冲击和 噪声;同样,充满高压油的柱塞液压缸突然和低压油 腔接通时,缸中的高压油会瞬问向低压腔膨胀,也会 产生液压冲击和噪声.对于同一个马达,工作压力越 高,柱塞腔与配流窗口接通初期减压槽(孔)两端的 压差越大,液压回冲现象越剧烈,严重时还会在配流 盘表面和柱塞窗孔表面出现明显的麻点和很深的蜂窝 收稿日期:2009—06—18 作者简介:谢永超(1984一),男,湖南邵阳人,工学硕士,现任教于 湖南铁道职业技术学院电气工程系. 通过传统分析方法与CFD可视化分析的比较,我们可 以看到CFD流体计算软件有很强的优势和可操作性, 它能够提供更为优化的算法,把传统的分析方法与 CFD方法相结合,应用在一些较为复杂和特殊的情况 下,会有比较好的效果. 参考文献 [1]刘国俊.计算流体力学的地位,发展情况和发展趋势[J]. 航空计算技术,1994(1):15—21. [2]李志印,熊小辉,吴家鸣.计算流体力学常用数值方法简介 l8 状蚀坑,同时伴有剧烈的噪声. 由于柱塞马达的配流噪声和配流盘结构直接有 关,因此,为了消除这种有害现象,通过对配流盘的 结构进行合理设计,可以达到降低配流噪声的目的. 1解析假定 液压元件内油液的实际流动是非常复杂的三维流 动现象,为了满足数值解析的可行性,必须对实际的 物理模型进行一定的简化.考虑到影响流体流动的因 素常有主次之分,可以在问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 允许的计算误差范围 内,只考虑主要因素而忽略次要因素,对实际模型做 一 些基本假定: 1)在高压轴向柱塞马达配流过程中,由于液压油 的可压缩性对柱塞腔内的压力超调量和回油冲击影响 比较大,在数值计算过程中需要考虑液压油的可压 缩性. 2)假定液压油为黏性牛顿流体.即液压油的动力 黏度是恒定的,不随速度梯度的变化而变化. "+"十一一十+"十一+—"十"—?"—+_"+-.十"+"十"十"-4-"—-"+"+"—?…-4-+"十? [J].广东造船,2004(3). [3]吴帅等.CFD方法在直接驱动伺服阚CAD/CAE一体化设 计中的应用[J].流体传动与控制,2008(9). [4]韩艳霞,金辉.计算流体力学通用软件一srAR—CD简介 [J].甘肃科技,2005,21(9):35—36. [5]傅德薰.流体力学数值模拟[M].北京:国防工业出版社, 1993:3—6. [6]翟建华.计算流体力学(CFD)的通用软件[J].河北科技 大学,2005,26(2):160—165. [7]王春行.液压控制系统[M].北京:机械工业出版社,2006. HydraulicsPneumatics&Seals/No.2.2010 3)计算中假定在系统内部流体无热传导现象. 4)假定为单相流,即当压力结果出现负值后,原 连续性方程仍然适用. 考虑液压油的可压缩性,将其物理参数设定为表 1中的参数. 表1液压油的物理参数(4O?) 介质类型4O号液压油 参考密度/kg?m. 动力黏度/Pa-S 弹性模数/MPa 空气分离压力/Pa 870 0.0261 1100 4000 2计算条件 由于对轴向柱塞马达配流过程进行的是动态分 析,因此在数值计算的过程中,可以对模型作如下 设置. 1)对于所有的模型均采用k一8紊流方程进行数 值计算,求解离散方程组时采用瞬态模型的PISO 算法. 2)根据回转马达的实际工作情况和CFD解析建 模方便,确定对应计算空间的边界条件为:?在配流 盘吸油窗口与管路连接的表面上,将高压边界设为马 达的工作压力P=32.4MPa;?在配流盘排油窗口与 管路连接的表面上,将低压边界设为大气压力P:=0; ?将紧邻流体的所有固体壁面设定为固体壁面边界, 用壁面函数法处理;?由于柱塞配流窗孔和配流盘配 流窗口内流体网格比较复杂,滑移界面不能保持一一 对应, 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 在实现轴向柱塞马达缸体旋转时采用任意 滑移界面法.为此,需要在滑移界面设定关联边界, 将配流盘配流窗口内流体上的界面设为静止关联边 界,将柱塞窗孔内流体上的界面设为运动关联边界. 为了计算精确性,靠近关联边界的区域网格应予以 细化. 3)设置瞬态参数.回转马达几何模型的主要参数 如表2所示.本模型模拟的缸体转动速度为1800rpm, 缸体的旋转行程为40.,在求解过程中设置计算时 间间隔?为0.00833ms,由计算可得计算时间步为 = 旦=—__—40一=440nAt1800360/600008333(步).对"×× . . 瞬态计算所得的数据结果按每5步的频率输出. 4)编辑event事件文件和grid文件. 移动网格技术的应用是以单元和顶点随时间的变 表2回转马达几何模型主要参数 参数值 柱塞数个 斜盘倾角(.) 柱塞窗孔范围角 柱塞分布圆半径R/mm 减压槽范围角 工作压力P1/MPa 出口压力P2/MPa 转速n/(r/min) 圆台大径r/mm 圆台锥度口(.) 圆台小孔间距e/mm 减压槽垂直升角0(.) 减压槽水平开角(.) 化为前提的,它的实现过程分为两步:第一步,编辑 event事件,处理各时间点静止区域和运动区域网格的 连接;下一步,编辑grid文件,处理移动部分单元顶 点位置随时间的变化,此时必须保证网格和顶点的位 移与滑移速度以及event事件中的各时间步一一对应, 否则将出现网格单元内流体产生负体积的错误,以致 计算无法进行.按步骤3)设置的瞬态参数编辑整个 模拟过程的event事件文件和grid文件,在每一个计算 时间间隔?内单元顶点的角位移为 ?1=nat=1800×360/60×0.008333×10一=0.09.. 3几何模型的建立与网格划分 该文研究的回转马达的柱塞数为9,马达腔内的 流场分布是以缸体转动40.为周期的循环变化流场. 为了节省计算时间,因此,论文中仅研究单个柱塞处 于减压槽附近的40.缸体转角周期范围内的流场分布. 通过数值计算得到了缸体转动过程中马达体内的压力 分布变化和速度分布变化. 在该文中,给出了两种不同减压槽结构的配流盘的 图, 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1为仅带三角槽的配流盘,方案2为带有三角 槽和两个圆台小孔的配流盘.下图1中给出了方案2的 配流盘正面图,如图所示,方案1中没有a处的两个圆 台小孔,图2为两种不同方案的减压槽处局部放大图. 运用CFD软件进行流体分析时,只需考虑流体部分的 流动,根据这一原则,仅取流体区域来建立计算模型. 从图1中可以看出配流盘高低压窗口均为三个小腰型 槽和两个V型阻尼槽组成.在建模时,为了减少计算 量简化模型,只取配流盘上高低压窗口的一个腰型槽 和与其连接的V型阻尼槽建立计算模型. 】9 74O,589勰"o啪3们l2Jl(1l 液压气动与密封/2010年第2期 图1方案2的配流盘正面图 图2配流盘减压槽局部放大图 计算模型是在I—DEAS里完成建模并划分网格再 导人STAR—CD中进行计算的.文中仅给出方案2的 建立与网格划分,如图3所示. 图3方案2的计算模型网格划分 4CFD解析 在STAR—CD中,将两种不同结构形式的配流盘 分别对其进行CFD解析,以柱塞窗口中心与减压槽尖 端相隔21.5mm时为柱塞旋转起点,即此时的缸体转角 为0,并监控柱塞窗口和减压槽内的最高速度和最低压 力.以方案2为例,回转马达旋转过程中不同缸体转角 对应的马达腔体的速度和压力分布如图4和图5所示. 大量研究表明,配流噪声是在柱塞腔与吸油腔接 通后的油液回冲阶段形成的.如果油液回冲阶段局部 区域产生很低的压力,甚至低于液压油的空气分离压 20 . \//'_ , 图4不同时刻马达腔体的速度分布 图5不同时刻马达腔体的压力分布 力就会产生气泡,油液的高速射流又会引起回流,使 气泡在配流盘和柱塞窗孔表面溃灭,产生噪声,严重 时还可能形成空蚀破坏.因此,数值计算时应该主要 考虑缸体转动过程中,缸体与配流盘吸油腔接通后的 油液回冲阶段初期,柱塞窗口和减压槽附近的最低压 力和最高速度的变化.柱塞窗口以及减压槽内的最低 压力和最高速度随缸体转角的变化曲线分别如图6,8 和图9所示. 图6柱塞窗口内的最低压力 图7柱塞窗口内的最高速度 睢f{}{}}蜓}5f琏循难0 压墨日 HydraulicsPneumatics&Seals/No.2.2010 昌 蚓 l嬗 量 ? 图8减压槽内的最低压力 图9减压槽内的最高速度 从图6至图9中可以看出,两种不同方案配流盘 的压力场,速度场分布十分类似,变化趋势基本相同; 不同的就是压力值,速度值的大小.从图中可以看 出,方案1柱塞窗口的最低压力和最高速度的变化梯 度,以及减压槽内的最低压力和最高速度的变化梯度 要比方案2的大得多.方案1的柱塞窗口和减压槽内 的最低压力的峰值要比方案2的低,并且柱塞窗口和 减压槽内的最高速度的峰值也要高,但是他们的稳态 值基本是一致的. ?—+--.+"+"+"+"+"+"+ 对于回转马达来说,流体压力和速度变化的梯度 越大,则产生的压力冲击就越大,这样对回转马达产 生的噪声就越大.更严重的是,如果流体中压力突然 降低产生的气泡被带到高压区溃灭,还会发生空蚀, 这就会大大降低回转马达的寿命.因此,优化后的方 案2结构的配流盘在工作时噪声要小一些. 5结论 通过对两种不同减压槽结构的配流盘分别进行 CFD解析,并对柱塞窗口和减压槽内的最低压力和最 高速度进行对比,得出方案2比方案1结构的配流盘 在工作时产生的噪声要小,而且发生空蚀的可能性 小,回转马达的寿命可以得到提高,这种低噪声减压 槽结构在回转马达配流盘的设计中可以推广应用. 参考文献 ,王金诺,安维胜,柯坚等.水压柱塞泵的噪声及影响 [1]邓斌 因素分析[J].机床与液压,2002,(6):150—154. [2]艾青林,周华等.轴向柱塞泵配流副润滑特性试验系统的 建立及仿真研究[J].煤炭,2004(12). [3]刘晓红,于兰英,刘桓龙,柯坚.高压轴向柱塞泵配流空蚀 特性的评价[J].机械科学与技术,2008,3(27):416,420. [4]那成烈.轴向柱塞泵可压缩流体配流原理[M].北京:兵器 工业出版社,2003. [5]李壮云.液压元件与系统[M].北京:机械工业出版 社,1999. [6]雷天觉.液压工程手册[M].北京:机械工业出版社,1990. [7]日本液压气动协会.液压气动手册[M].北京:机械工业出 版社,1984. [8]YeapleFD.HydraulicandPneumaticPowerControl[J]. McGrawHill,1966. [9]薛晓虎.液压系统缝隙内流体泄漏特性分析[J].机械工 程,2004(6). 长治液压为山推成功研发生产三种新产品 近日,从长治液压有限公司得来喜讯,该公司为我国目前最大的推土机"山推 SD520推土机"配套的工作 泵,变速泵,回油泵3种新产品已经研制成功,这3种新产品属首次生产,填补了国内 空白. 早在20世纪80年代中期,长治液压有限公司就成功地与山东推土机总厂签订了 日本小松D65推土机配 套齿轮油泵的试制 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ,并与天津工程机械研究所联合开发试制.近年来,该公司坚持以主机为龙头,积极进 行技术创新,双方已建立起战略合作伙伴关系. 目前,长治液压有限公司有18种产品为山推SD130一SD420的6种机型配套;同时,长治液压逐步发展成 为国内小松工程齿轮泵研发生产中心,产品发展到9大类200个品种,被评为"山西名牌产品",全国齿轮泵行 业"十大用户满意产品","十大畅销产品",不仅满足了国内主机市场的需要,同时还出口到美国,意大利,德 国,英国,新加坡等20多个国家和地区. 21
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分类:教育学
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