Amélioration de la structure et optimisation des paramètres de la microvanne de régulation de débit

May 04, 2024

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6850 (2023) Citer cet article

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Visant le phénomène de collage entre le noyau de vanne et le manchon de vanne lorsque le noyau de vanne se déplace, et pour résoudre le problème selon lequel le couple requis pour entraîner la rotation du noyau de vanne est important, l'analyse de simulation de couplage fluide-solide du noyau de vanne est effectué dans cette étude, puis la structure du noyau de valve du noyau de valve est améliorée et ses paramètres sont optimisés sur la base de l'algorithme de colonie d'oiseaux. La structure combinée du manchon de vanne et du noyau de vanne est étudiée, et le modèle de couplage fluide-solide est établi par Ansys WorkBench, et l'analyse de simulation de structure statique du manchon de vanne et du noyau de vanne avant et après l'amélioration structurelle et l'optimisation des paramètres est effectuée. Les modèles mathématiques du réservoir tampon triangulaire, du réservoir tampon en forme de U et du réservoir tampon combiné sont établis, et les paramètres structurels du réservoir tampon combiné sont optimisés par l'optimisation des essaims d'oiseaux. Les résultats démontrent que le réservoir tampon triangulaire a un bon effet de dépressurisation mais un grand impact, la pression du réservoir tampon en forme de U est stable et douce mais l'effet de dépressurisation n'est pas idéal, tandis que le réservoir tampon combiné a un effet de dépressurisation évident et une bonne stabilité. Dans le même temps, les paramètres structurels optimaux du réservoir tampon combiné sont un angle d'encastrement de 72, un angle plan de 60 et une profondeur de 1,65 mm. L'excellente structure et les excellents paramètres de la rainure tampon combinée sont obtenus, de sorte que le tampon de pression de la vanne de régulation à la position clé de l'orifice de vanne atteigne le meilleur effet, et une solution efficace est fournie pour résoudre le problème de collage du noyau de vanne. de la vanne de régulation lors du travail.

À l’heure actuelle, la micro-petite vanne de commande hydraulique est de plus en plus utilisée au Chin. Les chercheurs et les fabricants nationaux et étrangers ont effectué de nombreuses explorations sur sa théorie, sa structure et ses paramètres1,2. Le régulateur contrôle le fluide et entraîne la charge en modifiant l'ouverture du port de la vanne. Sa capacité de régulation est d’une grande importance pour le fonctionnement sûr et efficace du système hydraulique3. Le tiroir et le manchon de vanne sont extrêmement importants pour la structure de la paire de travail et les paramètres de capacité de fonctionnement de la vanne de régulation. Luo Yuxuan et al.4 ont analysé et résumé les causes du tiroir d'origine dans les applications d'ingénierie de vannes. Les raisons pour lesquelles la bobine est bloquée sont divisées en : raisons mécaniques causées par la précision de l'usinage ou une erreur d'assemblage ; Raisons hydrauliques causées par le moment déséquilibré de l'action du fluide sur le tiroir ; Causes thermiques causées par le chauffage visqueux du fluide dans des conditions de haute pression et causes de pollution causées par la rétention de particules dans le jeu d'ajustement des soupapes. Visant le phénomène de blocage du tiroir de valve électro-hydraulique proportionnelle 2D, Liu Guowen et al.5 ont systématiquement analysé la force de serrage radiale du tiroir 2D avec ou sans excentricité. Le logiciel MATLAB est utilisé pour calculer la relation entre la force de serrage radiale de la bobine 2D, l'excentricité et l'angle entre les trous haute et basse pression. En fonction des caractéristiques de la vanne 2D, des mesures d'amélioration du tiroir de distributeur proportionnel électro-hydraulique 2D sont proposées. Le champ d'écoulement sur la surface du noyau de vanne est simulé par CFD à l'aide du logiciel Fluent. Le vecteur vitesse et la distribution de pression avant et après l'amélioration sont comparés et l'exactitude des mesures améliorées est vérifiée. Pei Xiang et al.6 ont comparé divers phénomènes de serrage de la vanne rotative et du tiroir de la vanne coulissante. La force de balourd radial de la vanne rotative est analysée théoriquement et des mesures concrètes visant à réduire le phénomène de serrage de la vanne rotative sont proposées. Fournir une aide pour la conception et l’application d’une vanne rotative à l’avenir. Sun Zegang et al.7,8. Étude de l'influence des structures de rainures d'étranglement en forme de U et de V sur les performances de cavitation de la vanne. En améliorant la structure de la rainure d'étranglement optimisée par un algorithme génétique, les performances anti-cavitation de la valve peuvent être évidemment améliorées. Li Weijia et al.9 ont étudié les caractéristiques d'ouverture et de débit de la vanne à tiroir avec une seule rainure d'étranglement de base en forme de U, en forme de U oblique et en forme de V dans des conditions de différence de pression constante. En utilisant un algorithme d'optimisation d'essaim de particules, le une taille optimale de la fente d'étranglement est obtenue, qui répond aux exigences des caractéristiques d'ouverture de vanne-débit dans des conditions de différence de pression constante. Cao Jia Hao et al.10 ont conçu un nouveau type de structure de limitation avec rainure tampon, qui affaiblit la rigidité structurelle et améliore la dissipation de l'amortissement de l'énergie d'impact. Grâce au logiciel ANSYS, l'analyse d'optimisation itérative des paramètres de la structure tampon limite d'origine est effectuée pour trouver une combinaison raisonnable de paramètres de structure. Ensuite, les performances dynamiques transitoires de la structure basées sur la méthode du domaine temporel sont prises en compte par le logiciel LS-DYNA, et l'effet tampon des structures limitantes de type traditionnel et nouveau est comparé. Wu Weidong et al.11 visant les problèmes de petite plage de réglage du débit et de réponse lente de la rainure d'étranglement en forme de U d'un certain type de vanne sensible à la charge, une rainure d'étranglement en forme de Ω a été conçue en analysant la relation fonctionnelle entre l'ouverture de la vanne et la zone d'écoulement. L'algorithme d'optimisation par essaim de particules (PSO) est utilisé pour optimiser ses paramètres organisationnels avec comme objectif le gain de flux. Zhang Zhandong et al.12 ont proposé une méthode de calcul consistant à ajouter une fente d'étranglement en forme de K au niveau de l'épaulement du trou d'écoulement radial du tiroir principal de la vanne d'inversion et à obtenir la surface d'écoulement équivalente de la fente d'étranglement en forme de K, visant dans la situation où l'orifice de la vanne d'inversion du support hydraulique de la mine de charbon présente un gradient de zone d'écoulement important, qui ne peut réaliser que la fonction de contrôle marche-arrêt, et l'accumulation de pression est soudaine, ce qui est facile à induire la pression impact du système d’approvisionnement en pétrole de soutien. L'objectif de réguler et de contrôler activement le gradient de la zone d'écoulement de l'orifice de vanne peut être réalisé. Zhang Liqiang et al.13 se sont penchés sur le problème de l'impact de la pression sur l'orifice de la vanne provoqué par un débit interne excessif d'une vanne coulissante. Après analyse de l'influence des paramètres de structure de la gorge du papillon sur ses caractéristiques d'écoulement. L'algorithme d'optimisation génétique est utilisé pour obtenir l'ensemble de solutions Parato de la rainure d'étranglement en forme de U qui répond aux caractéristiques de réponse rapide du débit et aux performances d'impact sur la pression. Les résultats d'optimisation sont vérifiés en sélectionnant des paramètres spécifiques de structure de rainure de papillon. Li Ping14 a proposé un schéma amélioré d'un nouveau type de réservoir d'étranglement (réservoir combiné U-V), un algorithme d'optimisation d'essaim de particules est utilisé pour optimiser la structure de la rainure d'étranglement, les paramètres structurels optimaux sont obtenus. Sous la même ouverture de soupape, la zone d'écoulement de la nouvelle rainure d'accélérateur est plus grande que celle de la valeur d'origine (rainure en forme de U). Lorsque la vanne multicanal atteint le débit nominal, l'ouverture de la nouvelle vanne diminue et la plage de réglage du débit augmente. Yi Sheng et al.15 ont mené des recherches par simulation sur les caractéristiques d'ouverture-écoulement de six types de fentes d'étranglement : en forme de U simple, en forme de U oblique, en forme de V, en forme de 2U, en forme de 3U et en forme de U + V. ; À l'aide du module GUI de MABLAT, le logiciel de conception d'optimisation de la fente de papillon basé sur l'optimisation par essaim de particules est développé. Fang Guihua et al.16 ont étudié l'influence de différents paramètres sur la force hydrodynamique en régime permanent de la rainure d'étranglement en forme de U et ont pensé que la hauteur de la rainure d'étranglement en forme de U avait un impact plus important que la largeur.