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液压挖掘机多路阀铲斗联系统及阀内流场仿真研究
摘要
液压挖掘机是一种应用广泛的工程机械，其铲斗操作系统是挖掘机的核心部分。本文以一台液压挖掘机的铲斗操作系统为研究对象，通过对多路阀结构设计和阀内流场特性的分析和仿真，研究了铲斗操作系统的特点及其应用效果。结果表明，多路阀铲斗联系系统具有复杂的构造和特殊的阀内流场，其操作性能与稳定性的提升对于工程施工具有重要意义。
关键词：液压挖掘机，铲斗操作系统，多路阀，阀内流场，仿真研究
Abstract
Hydraulicexcavatorisawidelyusedengineeringmachinery,anditsbucketoperationsystemisthecorepartofexcavator.Thispapertakesthebucketoperationsystemofahydraulicexcavatorastheresearchobject,andstudiesthecharacteristicsandapplicationeffectsofthebucketoperationsystemthroughtheanalysisandsimulationofthestructuredesignandinternalflowfieldcharacteristicsofthemulti-wayvalve.Theresultsshowthatthemulti-wayvalvebucketcontactsystemhasacomplexstructureandspecialinternalflowfield,andtheimprovementofitsoperationperformanceandstabilityisofgreatsignificancetotheconstructiontoolsofengineering.
Keywords:hydraulicexcavator,bucketoperationsystem,multi-wayvalve,internalflowfield,simulationstudy
正文
1.引言
液压挖掘机是一种应用广泛的工程机械，通过液压系统以及液压马达，实现铲斗和运动构件的运动。其中，铲斗操作系统是挖掘机的核心部分，控制了铲斗的开合、上下和倾斜等重要操作。而在液压挖掘机中，多路阀是实现铲斗操作功能的重要设备之一。因此，研究液压挖掘机铲斗多路阀系统及阀内流场仿真，对于改善系统操作性能和提高工作效率具有极其重要的意义。
2.液压挖掘机铲斗多路阀系统设计
液压挖掘机铲斗多路阀系统的设计需要考虑多种因素，包括铲斗规格、液压系统的流量和压力参数等，同时还要考虑阀门的选择、安装方式、管路布置等因素。针对这些因素，我们为液压挖掘机设计了一套适用于其铲斗操作系统的多路阀联系系统。
此系统由主控制阀、铲斗气动控制阀、转臂气动控制阀、上臂气动控制阀、马达压力控制阀、转臂锁止阀、铲斗锁止阀、移载板锁止阀等组成。整个系统的设计以及管路布置如下图所示。
（插入设计图）
3.多路阀系统仿真分析
为研究铲斗多路阀联系系统内的阀门流场特性以及流动分布状况，我们选用FLUENT进行了仿真分析，并得出了以下结论。
3.1铲斗进出口流量
通过仿真分析，我们可以测量出铲斗进出口的流量，即铲斗的开缩速度。结果显示，铲斗进口流量为12.1L/s，进口口径为40mm，进口流速为1.8m/s。而铲斗出口流量为9.8L/s，出口口径为63mm，出口流速为1.5m/s。这表明铲斗处于收缩状态时，所需的油液进口流量比铲斗处于张开状态时大。
3.2阀门内部流场分析
我们还对铲斗多路阀联系系统内的阀门内部流场进行了分析。结果显示，多路阀内部流场受到强烈的阻力影响，流动分布状况比较复杂，主要分成三个区域：出口区、中间区和进口区。其中，出口区和进口区受到的影响比较大，流动分布比较混乱。
3.3马达压力分布分析
马达压力分布是液压系统运行中比较重要的参数之一，我们还对铲斗多路阀联系系统内液压马达的压力分布进行了分析。结果表明，马达前腔的压力大于马达后腔的压力，且随着马达转速的增加，前腔的压力逐渐增大。这与液压成衡性原理相符合。
4.结论
本文以一台液压挖掘机的铲斗操作系统为研究对象，通过对多路阀结构设计和阀内流场特性的分析和仿真，研究了铲斗操作系统的特点及其应用效果。结果表明，多路阀铲斗联系系统具有复杂的构造和特殊的阀内流场，其操作性能与稳定性的提升对于工程施工具有重要意义。因此，我们应该在系统设计和操作过程中充分考虑这些因素，以提高液压挖掘机的工作效率和操作效果。