换向阀的实验分析   升降平台车出租, 升降平台车租赁, 升降平台车价格  为了全面测试换向阀在系统中的压力波动性，将三个换向阀组安装在设计要求的压裂车上，通过调节油泵的排量测试整个液压系统的工作情况。将换向阀组并列安装于支架上，通过法兰连接各个油口，在油缸进出油口位置接入压力传感器。换向阀装机安装图具体操作为：把图中主溢流阀压力设定在5MPa，此时需要憋压。然后启动台上1#发动机及其3个190泵，1#换向阀组和第1组主油缸，观察油缸动作及系统压力，然后根据此种方式依次试验各组发动机和油缸。本文主要介绍启动全部发动机，进行空打试验。  装机试验结果分析试验介质为清水，发动机水温达到65℃以上，各挡试验前应进行超压保护的设定。变换传动箱挡位到1挡，发动机转速为1750rpm，调整针形节流阀，逐步升高整个高压管汇的压力，当压力达到挡位最高工作压力稳定后，锁定针形节流阀。然后将发动机转速降到1500rpm，按照不同转速进行5分钟性能试验。主要包括三个方面：1）磨合运转，将主油泵排量调至小排量（给20%电流），时间为1小时。并记录油压、主油缸换向次数。2）高速运转，将主油泵排量调至大排量（给80%电流），磨合运转时间为1小时。并记录油压、主油缸换向次数。3）加速运转，将主油泵排量由小调至大，记录油压、主油缸的换向次数。性能试验中得到的数据图线： 0.9MPa满排量工况下，液压缸的实时压力在0.8MPa到1.1MPa之间，平均值为0.9207MPa，压力波动率为为32.58%；20MPa满排量的工况下，液压缸的实时压力在15.5MPa到21.1MPa之间，平均值为19.32MPa，压力波动率为28.99%；45MPa满排量的工况下，液压缸的实时压力在36.6MPa到51.9MPa之间，平均值为46.366MPa，压力波动率为33.00%。同时观察到液压缸运动不同步，出现撞缸等现象。

         通过换向阀组的样机试验，得出以下结论：（1）通过性能试验表明换向阀可满足系统换向可靠性设计要求；（2）通过持续加压试验，系统的压力波动率在33%左右，说明在液压缸压力变化过程中，系统压力稳定性较差，随着泵压的增大，压力波动率有稍微增大的趋势。（3）单个换向阀的流量压力特性较好，响应时间基本在0.1s以内，但当组成换向阀组后，系统出现较大压力波动。

        分析了换向阀的先导结构参数对主阀芯的影响，主要包括三个方面：换向阀先导压力的大小影响主阀阀芯的受力大小，换向阀先导流量的大小影响主阀阀芯运动速度的大小，先导控制端的结构参数影响主阀的运动特性。通过建立仿真模型并对模型进行分析，获得大流量换向阀主阀阀芯的开启时间、主阀阀芯的运动位移以及主阀阀芯的运动速度的变化与先导压力和先导流量的关系曲线。根据关系曲线，改变换向阀的设计结构参数，从而获得满足要求的换向阀特性曲线。仿真结果表明：提高弹簧刚度、提高弹簧预压缩量、增大阀芯行程、减小控制端作用面积，可以提高阀开启先导压力，减小先导流量。但过大的弹簧刚度，不利于阀的结构布局；过大的预压缩量，不利于阀芯的运动稳定性；过大的阀芯行程，增大了阀的结构尺寸，使阀的响应性变差；过小的控制端面积，不利于阀的快速响应。因此应根据实际情况，适当选取各参数值。通过AMESim对换向阀仿真分析，避免了大量的流体计算过程和繁重的测试实验。仿真结果显示，换向阀具有较好的可靠特性，但稳定性一般。仿真结果为液压元件的设计与选择提供了依据。对比试验结果，证实阀的存在一定压力波动，因此可改进阀的结构设计，以获得满足要求的换向阀结构。

     换向阀结构的改进设计,   弹簧座结构的改进设计在外部结构尺寸不改变的情况下，减小阀的行程，提高阀的响应特性。阀的行程改变与弹簧座之间的距离有关。通过改变两弹簧座之间的距离，改变阀的行程。根据仿真分析知，将阀的行程设计为20mm。设计中可采用两种方案：1）增大弹簧座的安装高度，减小阀芯行程；2）增大阀芯轴向长度，减小阀芯行程。改变弹簧座后的结构图，其中改变前弹簧座的高度，改变后的弹簧座高度，改变前弹簧座之间的距离，改变后的弹簧座之间的距离。

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    控制端结构的改进,  设计减小控制端作用面积，有利于减小先导流量，增加先导压力，从而解决瞬时流量过大的问题。通过前面仿真知，当控制端作用面积为所设计控制端作用面积的三分之一时，阀有较好的流量特性。在结构设计中，可采用如下几种方法：1）端盖整体的结构长度尺寸增加50mm，设计一个小活塞杆，用小活塞杆推动大阀杆。这种方案将控制油的作用面积减小为原来的三分之一，先导流量也减小为原来的三分之一，瞬时最大流量不到10L/min，平均流量不到3L/min，作用于阀芯的先导油压由原来的2bar-8bar增加到8bar-25bar。由于流量的减少，先导油的沿程压力损失减少， 由于换向阀在液压系统中存在一定的压力波动，在换向阀或者油缸之前安装蓄能器结构或者平衡阀结构。采用蓄能器结构缓和或吸收换向阀突然换向，油缸突然停止运动产生的冲击压力，吸收压力能，可选用惯性小的蓄能器，如气囊式蓄能器、弹簧式蓄能器等。根据设计经验还可以改进换向阀控制边界的结构，在回油路上安放阻尼器，利用阻尼器的节流作用，调整阀芯的动作时间，从而控制换向的时间。或者增大回油台肩上节流槽的面积，改为V型槽或者矩形槽或者锥形槽等，实现回油节流来控制换向的时间。 取弹簧的预压缩量为460N；弹簧的刚度为57.2N/mm；控制端活塞直径为36mm；阀芯行程为20mm；重新设置仿真参数，获得换向阀的压力流量特性，位移响应特性：图5.6改进结构后主阀流量曲线图5.7改进结构后主阀压力曲线活塞杆69图5.8改进结构后主阀位移曲线图5.9改进结构后油缸位移曲线从曲线图可知，主阀具有较好的压力流量特性与位移特性。

      结合仿真分析，改进了换向阀的结构，获得良好的换向阀性能曲线。这种设计方法避免了繁琐的流体计算和大量的测试试验，为换向阀的设计提供了参考：可通过改变弹簧座的结构长度或者阀芯的横向结构长度来改变阀的行程；可通过改变小活塞结构来增加控制端作用面积。  主要研究结论如下：（1）分析了换向阀的工作原理，阐述了换向阀的设计计算过程，对主阀阀芯阀套、阀块、弹簧、主阀端盖、先导阀等结构的详细设计进行了说明，为大流量换向阀的设计提供了以下参考：1）在设计阀芯阀套时，一方面需要考虑性能要求，另一方面还需要兼顾横向、纵向尺寸的设计；2）弹簧的设计主要满足换向的可靠性，在设计中可考虑主要受力，简化计算，文中所建立的弹簧设计计算表为以后设计复位弹簧提供了简化模板；3）换向阀的受力分析与计算中，阀的受力计算可简化为卡紧力、稳态液动力、运动阻力、先导压力等的计算，在计算先导力的过程中，可先假定先导流量的值，从而获得此流量下先导压力值，然后通过建立计算方程，获得先导压力与先导流量的关系曲线，曲线表明：随着先导流量的增大，先导压力呈现减小的趋势。4）、主阀压力损失的校核计算，需要同时考虑局部压力损失，沿程压力损失以及阀口压力损失。随着设计阀口油道的增加，压力损失会越大。5）过流面积的选择需要考虑换向的稳定性，加工的方便性。在计算过流面积时，可采用MATLAB编程获得，以简化设计计算。（2）建立了换向阀的数学模型，根据数学模型确定仿真的目标；确定液压系统的动力特性；确定阀运动过程中的动态，静态响应特性；确定影响压力和流量的关键因素；确定控制压力，阀的结构对换向响应性的影响；提出提高动态响应性的方案。（3）通过试验与仿真的结合，分析了阀设计中存在的问题：换向时存在压力波动与瞬时流量过大。同时仿真结果表明：先导流量和先导压力对阀的响应特性影响重大，在设计阀时，应考虑增大先导压力，减小先导流量；但先导压力过大，不利于阀的运动稳定性，过小的先导流量则不利换向阀的快速响应，因此，需综合分析换向阀的换向要求，改变换向阀的结构设计参数，获得适当的先导压力范围和先导流量范围，以提高阀的响应特性和稳定特性。（4）具体分析阀的结构参数对其响应特性的影响。主要分析了弹簧的预紧力、弹簧刚度、阀芯行程、控制端直径等对换向阀响应特性的影响。仿真结果表明：过大的预紧力有利于阀芯复位，但是增大了阀的结构尺寸；过大的弹簧刚度，有利于增加先导压力，但是增大了位移变化的斜率，增大了线性范围的起始点；过大的阀芯行程，增大了阀的结构尺寸，增大了阀的响应时间；过大的控制端作用面积，增大了先导流量，降低了先导压力，增大了阀的结构尺寸。（5）分析不同工况下，阀的流量压力特性。通过试验分析，验证了仿真的结果：换向阀在液压系统中存在微小的压力冲击。从理论分析上，获得提高换向阀响应性能的方案：尽量增大先导压力，减小先导流量，减小先导阀的响应时间等。

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