第34卷
：第5期
文章编号：10069348(2017)05023805
计算机仿真
工业过程液压系统锥阀结构优化设计
杨波波，冯永保，李淑智
（火篇军工程大学，陕西西安710025）
2017年5月
摘要；为了优化溢流阀维阅结构力学性能，提升维阅工作的可靠性。首先，根据工业过程中锥性能的设计要求，分析了原结构参数紫铜阀芯的力学性能。其次，采用控制变量法，研究了单个结构参数对阀芯力学性能的影响特点。然后，针对阅芯锥角、阀座流道和阅座倒角结构，建立了参数化力学伤真模型，借助力学模拟、试验设计和数据处理等技术，以二阶响应面函数描述了多指标优化目标与结构参数之间的响应模型。最后，对系统结构利应模型进行了优化求解，并对优化效果进行了评估分析。结果表明，原结构参数的紫铜阅芯不满足力学设计要求，均匀设计试验法优化方案的优化效果良好，能够大幅提升锥阀芯工作的可靠性。
关键调：液压锥阔；结构优化设计；力学性能；响应面函数；均勾设计试验法
中图分类号：TH137
文献标识码：B
Optimal Design of Hydraulic System Cone Valve
StructureinIndustrialProcess YANG Bo-bo,FENG Yong-bao,LI Shu-zhi
(Rocket Force University of Engineering,Xi'an Shanxi 710025, China)
ABSTRACT; Aiming at the problems of optimizing the mechanical properties of relief cone valve and improving its working reliability, firstly, an original structure mechanical simulation model of red copper valve was analyzed on the basis of the design requirements of cone valve in industrial process. Secondly, effects of single structure parameters on valve mechanical properties were studied by controlling variables. Then, a parametric mechanical model was es-tablished according to the structure of valve cone angle, seat runner and chamfer. Response model between multi in-dex optimization objective and structure parameters was described by secondorder response surface function, with the benefit of the technology of mechanical simulation, test design and DPS. Finally, the structure was optimized and the results were estimated. The results show that the original structure cone valve made of red copper does not meet the design requirement. The optimization is effectively based on the uniform design test method. The working reliability of cone valve can be greatly improved.
KEYWORDS:Hydraulic cone valve;Structural optimal design; Mechanical property ; Response surface function; Uni-form design test method
引言 1
先导式溢流阀广泛应用于大型操作机械、机床、武器系统和航空字航等工业领域，其主要作用是控制液压系统的系统压力，保证液压系统工作的可靠性(1)，由此可见，溢流阀工作的稳定性对整个液压系统至关重要，面作为控压核心元件的先导阀锥阅芯，更是维持系统稳定的重中之重。提高阀芯的安全性能，降低循环应力对阀芯的损伤，是解决间题的关键所在。许多学者对液压系统中不同元件的力学性能进行过研究，胡燕平[2]等对额定压力为70MPa的电磁换向阀阀
收稿日期；2016-0628
修回日期：2016-07-11
—238 万方数据
体进行应力分析，并对阀体结构进行了优化，孔繁余等[3]通过有限元分析对泵体结构进行静力学分析和强度校核，计算出等效应力最大值出现的位置，并对结构进行了优化。郑志蕴(4]提出一种计算阅片应力的新方法，并对计算偏差进行了分析。杨红艳[51利用有限元分析软件ANSYS，对滑阀式电磁换向阀阀体和阀芯在高压下的力学特性进行分析，得到了阀芯直径对阅体和阀芯应力的影响特点。国外学者[6-1]通过研究机械工作时的表面应力，得出其对工件几何尺寸稳定性的作用机理。目前，有关液压阅结构优化的研究主要集中在阀腔流道优化和滑阀结构优化，很少有关于锥阀结构优化方面的研究，另外，现有的液压阀结构的优化设计研究，主要使用正交试验法等传统试验设计方法，当优化参数和设计水平数