마이크로 유량 제어 밸브의 구조 개선 및 매개변수 최적화

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6850(2023) 이 기사 인용

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밸브 코어가 움직일 때 밸브 코어와 밸브 슬리브 사이에 달라붙는 현상을 목표로 하고, 밸브 코어를 회전시키기 위해 구동하는데 필요한 토크가 크다는 문제를 해결하기 위해 밸브 코어의 유체-고체 결합 시뮬레이션 해석은 본 연구에서는 조류 군집 알고리즘을 기반으로 밸브 코어의 밸브 코어 구조를 개선하고 매개 변수를 최적화했습니다. 밸브 슬리브와 밸브 코어의 결합 구조를 연구하고, Ansys WorkBench를 통해 유체-고체 결합 모델을 구축하고, 구조 개선 및 매개변수 최적화 전후의 밸브 슬리브와 밸브 코어의 정적 구조 시뮬레이션 분석을 수행합니다. 삼각형 완충조, U자형 완충조, 복합 완충조의 수학적 모델을 구축하고, 조류군 최적화를 통해 복합 완충조의 구조 매개변수를 최적화합니다. 결과에 따르면 삼각형 완충 탱크는 감압 효과가 좋지만 충격이 크고 U자형 완충 탱크의 압력은 안정적이고 부드럽지만 감압 효과는 이상적이지 않은 반면 복합 완충 탱크는 확실한 감압 효과와 안정성이 있음을 보여줍니다. 동시에, 결합형 완충탱크의 최적 구조 매개변수는 컷인 각도 72°, 평면 각도 60°, 깊이 1.65mm입니다. 결합된 완충 홈의 우수한 구조와 매개변수를 획득하여 밸브 포트의 주요 위치에 있는 조절 밸브의 압력 완충 장치가 최상의 효과를 달성하고 밸브 코어의 고착 문제를 해결하기 위한 효과적인 솔루션을 제공합니다. 일할 때 조절 밸브의.

현재 Chin에서는 초소형 유압 제어 밸브가 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 국내외 연구자와 제조업체는 이론, 구조 및 매개변수에 대해 많은 연구를 수행해 왔습니다1,2. 레귤레이터는 밸브 포트의 개방을 변경하여 유체를 제어하고 부하를 구동합니다. 조절 능력은 유압 시스템3의 안전하고 효율적인 작동에 매우 중요합니다. 스풀 및 밸브 슬리브는 작동 쌍의 구조와 제어 밸브 작동 능력의 매개변수에 매우 중요합니다. Luo Yuxuan 등4은 밸브 엔지니어링 응용 분야에서 스톡 스풀의 원인을 분석하고 요약했습니다. 스풀이 걸리는 이유는 다음과 같이 분류됩니다. 가공 정밀도 또는 조립 오류로 인한 기계적 원인; 스풀에서 유체 작용의 불균형 모멘트로 인한 유압적 이유; 고압 조건에서 유체의 점성 가열로 인한 열적 원인과 밸브 맞춤 간격에 입자가 체류하여 오염이 발생합니다. Liu Guowen 등은 2D 전기 유압식 비례 방향 밸브 스풀의 고착 현상을 목표로 편심 유무에 관계없이 2D 스풀의 방사형 클램핑력을 체계적으로 분석했습니다. MATLAB 소프트웨어는 2D 스풀 방사형 클램핑력, 편심, 고압 구멍과 저압 구멍 사이의 각도 사이의 관계를 계산하는 데 사용됩니다. 2D 밸브의 특성에 따라 2D 전자유압식 비례 방향 밸브 스풀의 개선 방안이 제시된다. 밸브 코어 표면의 유동장은 Fluent 소프트웨어를 사용하여 CFD로 시뮬레이션됩니다. 개선 전과 후의 속도 벡터와 압력 분포를 비교하고 개선 조치의 정확성을 검증합니다. Pei Xiang 등6은 로터리 밸브와 슬라이드 밸브 스풀의 다양한 클램핑 현상을 비교했습니다. 로터리 밸브의 방사형 불균형력을 이론적으로 분석하여 로터리 밸브의 클램핑 현상을 줄이기 위한 몇 가지 구체적인 조치가 제시되었습니다. 향후 로터리 밸브의 설계 및 적용에 도움을 제공합니다. Sun Zegang et al.7,8. U자형 및 V자형 스로틀링 홈 구조가 밸브의 캐비테이션 성능에 미치는 영향을 연구했습니다. 유전자 알고리즘에 의해 최적화된 스로틀링 홈 구조를 개선함으로써 밸브의 캐비테이션 방지 성능을 분명히 향상시킬 수 있습니다. Li Weijia 등9은 일정한 압력차 조건에서 단일 U자형, 경사 U자형 및 V자형 베이스 스로틀 홈이 있는 슬라이드 밸브의 밸브 개방 흐름 특성을 연구했습니다. 입자 떼 최적화 알고리즘을 사용하여 스로틀 슬롯의 최적 크기가 얻어지며 이는 일정한 압력 차이 조건에서 밸브 개방 흐름 특성 요구 사항을 충족합니다. Cao Jia Hao 등10은 구조적 강성을 약화시키고 충격 에너지의 감쇠 소산을 개선하는 완충 홈이 있는 새로운 유형의 제한 구조를 설계했습니다. ANSYS 소프트웨어를 통해 원래 한계 버퍼 구조의 매개변수 반복 최적화 분석을 수행하여 합리적인 구조 매개변수 조합을 찾습니다. 그런 다음 LS-DYNA 소프트웨어를 사용하여 시간 영역 방법을 기반으로 한 구조의 과도 동적 성능을 고려하고 기존 유형 제한 구조와 새로운 유형 제한 구조의 버퍼링 효과를 비교합니다. Wu Weidong et al.11은 특정 유형의 부하 감지 밸브의 U자형 스로틀링 홈의 작은 유량 조정 범위와 느린 응답 문제를 목표로 밸브 개방 사이의 기능적 관계를 분석하여 Ω형 스로틀링 홈을 설계했습니다. 그리고 유동 면적. 입자 군집 최적화(PSO) 알고리즘은 흐름 이득을 목표로 하여 조직 매개변수를 최적화하는 데 사용됩니다. Zhang Zhandong 등12은 역전 밸브의 메인 스풀 방사형 흐름 구멍의 어깨 부분에 K형 스로틀 슬롯을 추가하고 K형 스로틀 슬롯의 등가 흐름 면적을 얻는 계산 방법을 제시했습니다. 탄광 유압 지지대 역전 밸브의 밸브 포트의 흐름 면적 구배가 커서 온-오프 제어 기능만 실현할 수 있고 압력 형성이 갑작스러워 압력을 유도하기 쉬운 상황에서 지원 오일 공급 시스템의 영향. 밸브 포트의 유동 면적 구배를 적극적으로 조절하고 제어하는 ​​목적이 실현될 수 있습니다. Zhang Liqiang 등13은 슬라이드 밸브의 과도한 내부 흐름으로 인해 발생하는 밸브 포트 압력 영향 문제를 목표로 삼았습니다. 분석 후 스로틀 홈 구조 매개변수가 흐름 특성에 미치는 영향. 유전적 최적화 알고리즘은 흐름의 빠른 응답 특성과 압력 충격 성능을 충족하는 U자형 스로틀 홈의 Parato 솔루션 세트를 얻는 데 사용됩니다. 최적화 결과는 특정 스로틀 그루브 구조 매개변수를 선택하여 검증됩니다. Li Ping14는 새로운 유형의 스로틀링 탱크(U-V 복합 탱크)의 개선된 계획을 제시했으며, 입자 떼 최적화 알고리즘을 사용하여 스로틀 홈 구조를 최적화하고 최적의 구조 매개변수를 얻습니다. 동일한 밸브 개구부에서 새 스로틀 홈의 유동 면적은 원래 값(U자형 홈)보다 큽니다. 다채널 밸브가 정격유량에 도달하면 새 밸브의 개도가 감소하고 유량 조정 범위가 증가합니다. Yi Sheng 등15은 단일 U자형, 경사 U자형, V자형, 2U자형, 3U자형 및 U + V자형 등 6가지 종류의 스로틀링 슬롯의 개방 흐름 특성에 대한 시뮬레이션 연구를 수행했습니다. ; MABLAT의 GUI 모듈을 사용하여 입자 군집 최적화를 기반으로 하는 스로틀 슬롯의 최적화 설계 소프트웨어를 개발합니다. Fang Guihua et al.16은 U자형 스로틀링 홈의 정상 상태 유체역학적 힘에 대한 다양한 매개변수의 영향을 연구했으며 U자형 스로틀링 홈의 높이가 너비보다 더 큰 영향을 미친다고 생각했습니다.