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高性能电液比例溢流阀的研制

成果基本信息
关键词: 电液比例;比例溢流阀;插装阀;高压;液压元件
成果类别: 技术成熟度:
体现形式(基础理论类): 体现形式(应用技术类):
成果登记号: 9352016Y0282 资源采集日期: 2016-11-20
研究情况
单位名称: 华侨大学 技术水平:
评价证书号: 闽科高验[2016]023号 评价单位: 福建省科学技术厅
评价日期: 2016.03.30 评价证书号: 闽科高验[2016]023号
转化情况
转让范围: 推广形式:
已转让企业数(个): 0
联系方式
联系人(平台): 玉女士 联系人(平台)电话: 0771-5885053
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成果简介
  1、项目研究背景   我国在液压基础件设计、制造、试验等方面能力落后,因而国产液压基础件与国外同类产品相比,在性能质量方面普遍存在压力等级低、泄漏大、质量不稳定、可靠性差等劣势,所以只能借助于价格优势用于中低端主机产品配套,但是国内中低端液压基础件领域竞争激烈,市场趋于饱和,利润空间极低。   以液压产品应用最广的工程机械行业为例:对于像挖掘机、起重机、推土机、海洋机械等主机工作环境恶劣的高端工程机械,其对液压驱动系统的压力等级、变量方式、可靠性要求高,国产液压基础件无法达到相关工程机械配套件的要求,高档的变量液压元件及高技术水平的液压阀完全依赖进口,受制于人。中国工程机械工业协会的统计资料显示,国内工程机械企业生产的主机产品中,零部件等进口成本占制造成本的40%以上,行业利润的70%被进口零部件所吞噬。一方面进口液压元件的高价格不仅压缩了国产工程机械的利润空间,而且也降低了国产工程机械的市场竞争力,另一方面,进口液压元件冗长的订货期和交货期,严重影响了国内工程机械企业的生产计划和生产进度,被动失去市场份额。因此国内企业迫切需要自主配套的高性能电液比例基础件,而高性能电液比例溢流阀作为工程机械中应用最广泛的基础元件,对其进行研究更是显得迫在眉睫。。   2、主要技术内容   项目的主要技术内容如下:   1)比例压力阀先导级设计   先导级关键性能要求是阶跃响应速度、额定流量和稳定性,考虑到锥阀关闭时密封性好,加工方便以及锥阀阀芯的导向条件差的特点,完成先导级的结构以及参数优化设计。以电磁力-位移线性度高、滞环小、响应时间短为目标,综合优化电磁铁推力、衔铁质量、线圈电感、反馈弹簧预压力和弹簧刚度。根据液压驱动系统对控制腔压力和流量动态变化要求优化固定阻尼和可变阻尼尺寸及分布。   2)比例压力阀主级设计   比例插装阀主级包括主阀套、主阀芯以及复位弹簧。主级设计需要综合考虑压力控制的灵敏性、动态响应性能、稳态液动力等因素,以可配阻和模块化为设计目标,以满足通流能力为约束条件,完成插装阀阀芯尺寸和质量,阀芯端面直径设计,阀口通流面积优化等。考虑到主阀芯有足够的复位力,又希望主阀芯在开启过程中弹簧力的变化较小,根据主阀控制腔内的尺寸和实际负载类型,完成弹簧的技术参数优化设计。   3)先导级与主级及并联先导级参数匹配性研究   重点考虑摩擦力、阻尼力以及液动力的非线性影响、阀芯在切换过程中阻尼网络各压力腔和控制腔流量和压力动态变化特性,以泄露量、静态精度、动态响应频率为性能指标,对先导阀芯、主阀芯、弹簧刚度和预压力进行优化,降低控制容腔压力尖峰,以及阀芯的位置过冲和位置反弹,并降低静态液动力和瞬态液动力影响。   4)比例压力阀可靠性研究与分析   比例阀常见的失效形式有阀芯磨损,阀芯卡死,阀漏油,弹簧疲劳,油气泡等。分析解决比例阀的可靠性涉及的众多因素,重点研究配合材料,工艺流程,密封性能,质量管理与控制等,开展可靠性研究与分析工作,提出可靠性设计及研究方法。   5)新型比例溢流阀测试和应用研究   根据国标JB/T 58204-92,完成稳态试验和瞬态试验。基于设计四通油块,将两个单向比例节流阀和两个比例压力阀集成在一起,构成四通电液比例插装集成单元,完成装机测试。   3、技术指标   在本项目的资助下,项目组完成了各项技术指标,如下所示   1)210bar 比例插装溢流阀(DBE16-1X/215Y 型)主要技术参数如下:   最高设计压力:220bar   最大流量:215L/min   阶跃响应时间: 阶跃上升时间为84ms,阶跃下降时间为72ms   2)315bar 比例插装溢流阀(DBE16-1X/315Y 型)主要技术参数如下:   最高设计压力:318bar   最大流量:213L/min   阶跃响应时间: 阶跃上升时间为108ms,阶跃下降时间为88ms   4、主要创新点   1)提出了基于插装原理的比例溢流阀的结构方案,通过对比例溢流阀的内部结构原理、液压半桥控制原理、级间反馈原理等的分析,完成了可配阻、模块化、开放式和小型化的高性能电液比例溢流阀的研制。   2)提出一种基于CFD的液压阀口多学科优化设计方法。   3)提出一种新的阀套内锥角测量方法,搭建了一套阀套内锥角测量平台   5、应用推广情况   当前,该溢流阀已经在厦工、山河智能等企业的新型工程机械中获得典型应用。厦门银华机械有限公司更是通过该比例溢流阀,推动了油缸产业的技术升级,使得厦门银华机械有限公司顶住了市场环境的冲击,在其他油缸的产业方面取得了突破。福建奉田信新能源科技有限公司应用本比例溢流阀于新研制的液控动力换挡变速器上,大大提高了换挡速度,减少变速箱内耗,提高了驾驶舒适性。比例溢流阀与比例节流阀组成的进出口独立调节主控单元已经应用于某液压挖掘机上,代替了原有的多路阀。替换后动臂控制灵活,运动稳定性提高,阶跃响应时间减短,动臂执行器节能效果显著。
成果名称: 高性能电液比例溢流阀的研制 关键词: 电液比例;比例溢流阀;插装阀;高压;液压元件
成果类别: 一级分类名称: 机械制造
二级分类名称: 机械传动 三级分类名称:
研究起止时间: 2013.03 至2016.03 成果体现形式(应用技术类):
成果属性: 成果体现形式(基础理论类):
技术成熟度: 技术水平:
研究形式: 学科分类1:
单位名称: 华侨大学 学科分类2:
中图分类号1: 所属高新技术类别:
中图分类号2: 课题来源:
应用行业: 课题立项名称:
国家科技计划子类别: 课题立项编号: 2013H6015
经费实际投入额 (万元): 200.00 评价单位: 福建省科学技术厅
评价形式: 应用状态:
评价日期: 2016.03.30 转让范围:
评价证书号: 闽科高验[2016]023号 推荐单位: 福建省教育厅
推广形式: 成果登记号: 9352016Y0282
成果简介:   1、项目研究背景   我国在液压基础件设计、制造、试验等方面能力落后,因而国产液压基础件与国外同类产品相比,在性能质量方面普遍存在压力等级低、泄漏大、质量不稳定、可靠性差等劣势,所以只能借助于价格优势用于中低端主机产品配套,但是国内中低端液压基础件领域竞争激烈,市场趋于饱和,利润空间极低。   以液压产品应用最广的工程机械行业为例:对于像挖掘机、起重机、推土机、海洋机械等主机工作环境恶劣的高端工程机械,其对液压驱动系统的压力等级、变量方式、可靠性要求高,国产液压基础件无法达到相关工程机械配套件的要求,高档的变量液压元件及高技术水平的液压阀完全依赖进口,受制于人。中国工程机械工业协会的统计资料显示,国内工程机械企业生产的主机产品中,零部件等进口成本占制造成本的40%以上,行业利润的70%被进口零部件所吞噬。一方面进口液压元件的高价格不仅压缩了国产工程机械的利润空间,而且也降低了国产工程机械的市场竞争力,另一方面,进口液压元件冗长的订货期和交货期,严重影响了国内工程机械企业的生产计划和生产进度,被动失去市场份额。因此国内企业迫切需要自主配套的高性能电液比例基础件,而高性能电液比例溢流阀作为工程机械中应用最广泛的基础元件,对其进行研究更是显得迫在眉睫。。   2、主要技术内容   项目的主要技术内容如下:   1)比例压力阀先导级设计   先导级关键性能要求是阶跃响应速度、额定流量和稳定性,考虑到锥阀关闭时密封性好,加工方便以及锥阀阀芯的导向条件差的特点,完成先导级的结构以及参数优化设计。以电磁力-位移线性度高、滞环小、响应时间短为目标,综合优化电磁铁推力、衔铁质量、线圈电感、反馈弹簧预压力和弹簧刚度。根据液压驱动系统对控制腔压力和流量动态变化要求优化固定阻尼和可变阻尼尺寸及分布。   2)比例压力阀主级设计   比例插装阀主级包括主阀套、主阀芯以及复位弹簧。主级设计需要综合考虑压力控制的灵敏性、动态响应性能、稳态液动力等因素,以可配阻和模块化为设计目标,以满足通流能力为约束条件,完成插装阀阀芯尺寸和质量,阀芯端面直径设计,阀口通流面积优化等。考虑到主阀芯有足够的复位力,又希望主阀芯在开启过程中弹簧力的变化较小,根据主阀控制腔内的尺寸和实际负载类型,完成弹簧的技术参数优化设计。   3)先导级与主级及并联先导级参数匹配性研究   重点考虑摩擦力、阻尼力以及液动力的非线性影响、阀芯在切换过程中阻尼网络各压力腔和控制腔流量和压力动态变化特性,以泄露量、静态精度、动态响应频率为性能指标,对先导阀芯、主阀芯、弹簧刚度和预压力进行优化,降低控制容腔压力尖峰,以及阀芯的位置过冲和位置反弹,并降低静态液动力和瞬态液动力影响。   4)比例压力阀可靠性研究与分析   比例阀常见的失效形式有阀芯磨损,阀芯卡死,阀漏油,弹簧疲劳,油气泡等。分析解决比例阀的可靠性涉及的众多因素,重点研究配合材料,工艺流程,密封性能,质量管理与控制等,开展可靠性研究与分析工作,提出可靠性设计及研究方法。   5)新型比例溢流阀测试和应用研究   根据国标JB/T 58204-92,完成稳态试验和瞬态试验。基于设计四通油块,将两个单向比例节流阀和两个比例压力阀集成在一起,构成四通电液比例插装集成单元,完成装机测试。   3、技术指标   在本项目的资助下,项目组完成了各项技术指标,如下所示   1)210bar 比例插装溢流阀(DBE16-1X/215Y 型)主要技术参数如下:   最高设计压力:220bar   最大流量:215L/min   阶跃响应时间: 阶跃上升时间为84ms,阶跃下降时间为72ms   2)315bar 比例插装溢流阀(DBE16-1X/315Y 型)主要技术参数如下:   最高设计压力:318bar   最大流量:213L/min   阶跃响应时间: 阶跃上升时间为108ms,阶跃下降时间为88ms   4、主要创新点   1)提出了基于插装原理的比例溢流阀的结构方案,通过对比例溢流阀的内部结构原理、液压半桥控制原理、级间反馈原理等的分析,完成了可配阻、模块化、开放式和小型化的高性能电液比例溢流阀的研制。   2)提出一种基于CFD的液压阀口多学科优化设计方法。   3)提出一种新的阀套内锥角测量方法,搭建了一套阀套内锥角测量平台   5、应用推广情况   当前,该溢流阀已经在厦工、山河智能等企业的新型工程机械中获得典型应用。厦门银华机械有限公司更是通过该比例溢流阀,推动了油缸产业的技术升级,使得厦门银华机械有限公司顶住了市场环境的冲击,在其他油缸的产业方面取得了突破。福建奉田信新能源科技有限公司应用本比例溢流阀于新研制的液控动力换挡变速器上,大大提高了换挡速度,减少变速箱内耗,提高了驾驶舒适性。比例溢流阀与比例节流阀组成的进出口独立调节主控单元已经应用于某液压挖掘机上,代替了原有的多路阀。替换后动臂控制灵活,运动稳定性提高,阶跃响应时间减短,动臂执行器节能效果显著。
联系人: 李雪芬 成果登记日期: 2016-08-22
联系人email: kyclxf@hqu.edu.cn 单位代码: 93500046
邮政编码222: 362021 联系人电话: 13799222850
单位传真: 0595-22693999 单位通讯地址: 福建省泉州市城华北路269号
单位所在省市: 单位电话: 0595-22691947
转让收入(万元): 0 单位属性:
合作完成单位: 已转让企业数(个): 0
成果发布年份: 2016 知识产权形式:
成果完成人: 林添良;任好玲;缪骋;付胜杰;叶月影;陈其怀;刘强;刘晓梅;俞铁岳 资源采集日期: 2016-11-20

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