マイクロフローコントロールバルブの構造改善とパラメータの最適化

May 04, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6850 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

バルブコアの移動時のバルブコアとバルブスリーブ間の固着現象に着目し、バルブコアを回転させるために必要なトルクが大きいという問題を解決するために、バルブコアの流体-固体連成シミュレーション解析を行っています。この研究では、バルブコアのバルブコア構造が改善され、鳥のコロニーアルゴリズムに基づいてパラメータが最適化されました。 バルブスリーブとバルブコアの組み合わせ構造が研究され、Ansys WorkBenchによって流体-固体結合モデルが確立され、構造改善とパラメータ最適化の前後のバルブスリーブとバルブコアの静的構造シミュレーション解析が実行されます。 三角形バッファタンク,U字型バッファタンクおよび結合バッファタンクの数学的モデルを確立し,鳥群最適化によって結合バッファタンクの構造パラメータを最適化した。 結果は、三角形のバッファタンクは優れた減圧効果を持っていますが、影響が大きく、U字型のバッファタンクの圧力は安定していて穏やかですが、減圧効果は理想的ではありませんが、結合バッファタンクは明らかな減圧効果と良好な安定性を示しています。 同時に、結合バッファタンクの最適な構造パラメータは、切り込み角 72、平面角 60、深さ 1.65 mm です。 結合バッファ溝の優れた構造とパラメータが得られるため、バルブポートの重要な位置での調整バルブの圧力バッファが最高の効果を達成し、バルブコアの固着問題を解決するための効果的な解決策が提供されます。作業時の調整弁の動作。

現在、マイクロ小型油圧制御弁はチンでますます広く使用されています。 国内外の研究者やメーカーは、その理論、構造、パラメーターについて多くの調査を行ってきました1、2。 レギュレータは弁ポートの開度を変化させることで流体を制御し、負荷を駆動します。 その調整能力は、油圧システムの安全かつ効率的な動作にとって非常に重要です3。 スプールとバルブスリーブは、作動ペアの構造とコントロールバルブの作動能力のパラメーターにとって非常に重要です。 Luo Yuxuan ら 4 は、バルブ工学用途におけるストック スプールの原因を分析し、まとめました。 スプール固着の原因は、加工精度や組立誤差による機械的な原因と、スプールの固着による原因とに大別されます。 スプール上の流体作用のアンバランスなモーメントによって引き起こされる油圧上の理由。 高圧条件下での流体の粘性加熱によって引き起こされる熱的原因と、バルブフィットクリアランス内の粒子の滞留によって引き起こされる汚染の原因です。 2D 電気油圧比例方向切換弁スプールの固着現象を目的として、Liu Guowen ら 5 は、偏心の有無にかかわらず 2D スプールの半径方向のクランプ力を体系的に分析しました。 MATLAB ソフトウェアを使用して、2D スプールの半径方向のクランプ力、偏心、および高圧穴と低圧穴の間の角度の間の関係を計算します。 2Dバルブの特性に応じて,2D電気油圧比例方向切換バルブスプールの改善策を提案した。 バルブコア表面の流れ場は、Fluent ソフトウェアを使用して CFD によってシミュレートされます。 改善前後の速度ベクトルと圧力分布を比較し、改善策の正しさを検証します。 Pei Xiang et al.6 は、ロータリーバルブとスライドバルブのスプールのさまざまなクランプ現象を比較しました。 ロータリーバルブの半径方向の不平衡力を理論的に解析し,ロータリーバルブのクランプ現象を軽減するためのいくつかの具体的な対策を提案した。 将来のロータリーバルブの設計と応用に役立つことを目的としています。 Sun Zegang 他7,8。 U字型とV字型の絞り溝構造がバルブのキャビテーション性能に及ぼす影響を研究しました。 遺伝的アルゴリズムによって最適化された絞り溝構造を改良することにより、バルブの耐キャビテーション性能が明らかに向上します。 Li Weijiaら9は、粒子群最適化アルゴリズムを使用して、一定の圧力差の条件下で、単一のU字型、斜めU字型、およびV字型のベース絞り溝を備えたスライドバルブのバルブ開度-流量特性を研究しました。一定の圧力差の条件下での弁開度-流量特性の要件を満たす最適な絞りスロットのサイズが得られます。 Cao Jia Hao ら 10 は、緩衝溝を備えた新しいタイプの制限構造を設計しました。これにより、構造の剛性が弱まり、衝撃エネルギーの減衰散逸が改善されました。 ANSYS ソフトウェアを通じて、元のリミット バッファ構造のパラメータ反復最適化解析が実行され、合理的な構造パラメータの組み合わせが見つかります。 次に,時間領域法に基づく構造の過渡動的性能をLS-DYNAソフトウェアによって考慮し,従来の制限構造と新しいタイプの制限構造の緩衝効果を比較した。 Wu Weidong et al.11 は、ある種の負荷感応バルブの流量調整範囲が小さく、U 字型絞り溝の応答が遅いという問題を解決し、バルブ開度との関数関係を分析することによって Ω 型絞り溝を設計しました。そしてフローエリア。 粒子群最適化 (PSO) アルゴリズムは、流量ゲインを目標として組織パラメータを最適化するために使用されます。 Zhang Zhandong et al.12 は、可逆弁のメインスプールの半径方向の流れ穴の肩に K 字型のスロットル スロットを追加し、K 字型のスロットル スロットの等価流路面積を求める計算方法を提案しました。炭鉱油圧サポートの逆転弁の弁ポートの流路面積勾配が大きく、オンオフ制御機能しか実現できず、圧力の上昇が急激で圧力が誘導されやすい状況では、支援油供給システムの影響。 バルブポートの流路面積勾配を積極的に調整・制御するという目的を実現できます。 Zhang Liqiang et al.13 は、スライドバルブの過剰な内部流量によって引き起こされるバルブポート圧力の影響の問題を目的としています。 分析後、スロットル溝構造パラメーターがその流れ特性に与える影響。 遺伝的最適化アルゴリズムを使用して,流れの高速応答特性と圧力衝撃性能を満たすU字型絞り溝のパラト解セットを取得した。 最適化の結果は、特定のスロットル溝構造パラメーターを選択することによって検証されます。 Li Ping14は、新型絞りタンク(U-V結合タンク)の改良スキームを提案し、粒子群最適化アルゴリズムを使用して絞り溝の構造を最適化し、最適な構造パラメータを取得した。 同じバルブ開度において、新しいスロットル溝の流路面積は元の値（U 字溝）よりも大きくなります。 マルチチャンネルバルブが定格流量に達すると、新しいバルブの開度が減少し、流量調整範囲が増加します。 Yi Shengら15は、シングルU字形、斜めU字形、V字形、2U字形、3U字形、U+V字形の6種類の絞りスロットの開口流量特性に関するシミュレーション研究を実施した。 ; MABLATのGUIモジュールを使用して、粒子群最適化に基づくスロットルスロットの最適化設計ソフトウェアを開発します。 Fang Guihua et al.16 は、U 字型絞り溝の定常状態の流体力に対するさまざまなパラメーターの影響を研究し、U 字型絞り溝の高さが幅よりも大きな影響を与えると考えました。