一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置

本发明涉及射流冲蚀领域，特别是涉及一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置。

背景技术：

1、冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象，具体可以描述为固体表面与含有固体颗粒的流体接触做相对运动导致其表面材料发生损耗。冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种磨损形式，是造成机器设备及其零部件损坏报废的重要原因之一。液压系统中的冲蚀磨损属于泥浆型冲蚀，油液裹挟着颗粒以一定速度冲击零件材料表面造成冲蚀磨损，严重影响液压元件及系统的可靠性及使用寿命。

2、在实际工作时，伺服阀保持着“动态平衡”：由于外界扰动以及控制系统自身的特点，使得伺服阀的输入电流在最终稳定值附近保持小幅高频振荡，实现伺服控制系统的调节工作。因此，伺服阀在实际工作时相当于伺服阀的阀芯在输入电流的作用下进行小幅高频振动。滑阀在零位附近跟随先导级不断调整阀口开度，且在稳定值附近保持小幅高频振动来实现“动态平衡”，将此类阀口称为液压动态阀口。阀口的高频振动在小开度下对液流的流动有直接影响，同时也强化了液流及携带颗粒物对阀口控制边的冲蚀作用。

3、目前，虽然有液压阀口冲蚀可视化的实验和研究方法，但是存在以下不足：

4、(1)现有的液压阀口冲蚀可视化的实验都未考虑阀口动态调整的影响，一般是阀口处于固定开度状态。

5、(2)现有的液压阀口冲蚀实验中没有考虑冲蚀过程中工作边圆角的变化。

6、(3)现有的液压阀口冲蚀实验中，多采用其他方式来旁路注入颗粒，不能较好还原颗粒在系统中的真实运动。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，以实现可视化液压动态阀口冲蚀过程。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，包括：动力单元、冲蚀可视化单元以及测量单元；

4、所述动力单元，吸油油箱中的颗粒通过吸油泵进入所述冲蚀可视化单元中的喷嘴形成淹没射流，冲击所述冲蚀可视化单元中设于可视化油箱内部的液压动态阀口；所述液压动态阀口包括阀套块以及阀芯块；所述液压动态阀口是利用比例电磁铁施加控制信号，使得所述阀芯块在固定开度处动态调整，以实现所述液压动态阀口可调节；所述液压动态阀口的工作边圆角可变；

5、所述动力单元内还设有回油泵，所述回油泵用于将油液从所述可视化油箱中自动抽回所述吸油油箱；

6、所述冲蚀可视化单元，用于可视化显示所述颗粒冲蚀所述液压动态阀口的冲蚀过程；

7、所述测量单元，用于记录所述冲蚀过程，并基于所述冲蚀过程确定液压动态阀口的冲蚀规律。

8、可选的，所述动力单元，还包括：吸油泵电机、回油泵电机以及变频器；

9、所述吸油泵电机设于所述吸油泵上；所述回油泵电机设于所述回油泵上；

10、所述变频器与所述吸油泵电机相连接；所述吸油泵电机的转速是通过调节所述变频器的频率改变的，以调整所述吸油泵吸入的油液流量。

11、可选的，所述冲蚀可视化单元，还包括：设于所述可视化油箱内部的底座块、模型底板、左侧板、右挡板以及支架底板；

12、所述左侧板与所述右挡板固定在所述支架底板上；所述模型底板设于所述左侧板以及所述右挡板之间；

13、沿左侧板至右挡板的方向，所述模型底板上依次设有所述比例电磁铁、所述底座块、所述阀芯块以及所述阀套块。

14、可选的，所述冲蚀可视化单元，还包括：销以及套筒；

15、所述销用于将所述套筒固定在所述比例电磁铁的轴上；

16、所述阀芯块的固定端设有凹槽；所述套筒通过螺栓紧固于所述凹槽的内部。

17、可选的，所述模型底板沿左侧板至右挡板的方向倾斜。

18、可选的，所述模型底板的倾斜角度可调节，所述喷嘴与所述阀芯块的颗粒冲击角随着所述倾斜角度调节。

19、可选的，所述测量单元，具体包括：摄像机、数据采集系统、液压万用表以及压力传感器；

20、所述液压万用表与所述压力传感器相连接；所述压力传感器，设于所述吸油泵的出口，用于测量所述喷嘴的入口压力；

21、所述摄像机用于记录所述可视化油箱内的冲蚀过程，并将所述冲蚀过程上传至所述数据采集系统；

22、所述数据采集系统用于基于所述冲蚀过程确定液压动态阀口的冲蚀规律。

23、可选的，所述吸油泵为齿轮泵。

24、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：首先，在整个冲蚀过程中，设置包括阀套块以及阀芯块的液压动态阀口，利用比例电磁铁施加控制信号，使得所述阀芯块在固定开度处动态调整，以实现所述液压动态阀口可调节；其次，液压动态阀口的工作边圆角可变，例如：将阀芯块以及阀套块的工作边加工为不同大小的圆角，从而改变液压动态阀口工作边圆角大小，进而能够模拟真实冲蚀过程中液压动态阀口的工作边圆角的变化；最后，直接将吸油油箱中泵出的颗粒通过喷嘴形成淹没射流，冲击液压动态阀口，并通过回油泵将油液从所述可视化油箱中自动抽回吸油油箱，从而还原颗粒在系统中的真实运动。综上，本发明为液压动态阀口冲蚀研究提供一种可视化实验装置，实现液压动态阀口冲蚀的可视化。

技术特征：

1.一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，包括：动力单元、冲蚀可视化单元以及测量单元；

2.根据权利要求1所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述动力单元，还包括：吸油泵电机、回油泵电机以及变频器；

3.根据权利要求1所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述冲蚀可视化单元，还包括：设于所述可视化油箱内部的底座块、模型底板、左侧板、右挡板以及支架底板；

4.根据权利要求3所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述冲蚀可视化单元，还包括：销以及套筒；

5.根据权利要求3所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述模型底板沿左侧板至右挡板的方向倾斜。

6.根据权利要求5所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述模型底板的倾斜角度可调节，所述喷嘴与所述阀芯块的颗粒冲击角随着所述倾斜角度调节。

7.根据权利要求1所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述测量单元，具体包括：摄像机、数据采集系统、液压万用表以及压力传感器；

8.根据权利要求1所述的液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，其特征在于，所述吸油泵为齿轮泵。

技术总结
本发明提供了一种液压动态阀口冲蚀可视化实验装置，涉及射流冲蚀领域。该方法包括：动力单元将吸油油箱中的颗粒通过吸油泵进入冲蚀可视化单元中的喷嘴形成淹没射流，冲击冲蚀可视化单元中设于可视化油箱内部的液压动态阀口；液压动态阀口包括阀套块以及阀芯块；液压动态阀口是利用比例电磁铁施加控制信号，使得阀芯块在固定开度处动态调整，以实现液压动态阀口可调节；液压动态阀口的工作边圆角可变；动力单元内还设有回油泵，回油泵用于将油液从可视化油箱中自动抽回吸油油箱；冲蚀可视化单元用于可视化显示颗粒冲蚀液压动态阀口的冲蚀过程；测量单元用于记录冲蚀过程以确定液压动态阀口的冲蚀规律，实现液压动态阀口冲蚀的可视化。

技术研发人员：刘新强,林广,冀宏,王聪,齐铭桦,肖尧
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1