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        南海升降机租赁, 顺德升降机租赁, 鼎湖升降机租赁      升降机的V型液压阀口空化现象研究实验模型安装方法?     在实验模型爆炸图中,各部件安装方式及顺序为中心框体放在后盖板上,上流道有机玻璃和下流道金属板配合后装入中心框体内,沿着中心框体放入中心有机玻璃盖板,将前盖板盖在中心有机玻璃盖板上,最后采用螺纹连接,将螺栓穿过前盖板和中心框体后旋入后盖板最外围对称布置的八个螺纹孔,将各部件安装在一起。安装后的模型实物图,图中观测窗口位于实验模型的中间区域,大小为56mm  ×20mm,阀口位于观测窗口中心,可以非常完整的对阀口流动状态进行观测,方便采用高速摄像机对流道内的具体流动情况进行拍摄。为了减少除空泡外其他因素造成的光散射,需要让光束沿竖直方向射向实验模型流道内,因此选取的侧光口厚度小于内流道有机玻璃(模拟阀套)厚度,取侧光口大小47mm×3mm,较窄的侧光孔不但能使光束收缩,还能防止油液泄漏流到上流道有机玻璃上表面的侧光孔处,保证了光的穿透效果。模型组装完成后,通过使用两组直角连接件(左右各一组)及长螺栓将实验模型固定在试验台上。螺栓连接为机械连接,可使固定更可靠,防止了实验模型因油液压力脉动冲击和空化产生的振动等使实验模型产生晃动问题,保证了实验拍摄及实验安全。为了使夹紧力更好的作用在盖板和上、下流道型面上,中心有机玻璃盖板与上、下流道总厚度略微超出中心框体1mm。这样螺栓作用在前盖板上的力使前盖板发生形变,更好的将力传递给中心有机玻璃盖板、上下流道和后盖板上,使中心有机玻璃盖板和上下流道型面以及上下流道和后盖板型面间受力更充分,夹得更紧。中心框体在实验中主要作用有两点:一是固定流道和中心盖板位置,确保中心有机玻璃盖板全部覆盖住流道,起到定位作用;二是防止前盖板因变形过大而引起实验模型损坏,起到支撑作用。中心框体不起密封作用,所以不用将因螺栓连接而产生的夹紧力从前盖板传递给中心框体。




          强度校核  由于实验模型的密封为型面密封,型面间存在挤压,且中心有机玻璃盖板直接覆盖在流道上,与油液直接接触,所以本实验模型中最薄弱位置为中心有机玻璃盖板,为保证实验安全,需要对其进行强度校核。应满足的强度条件为:𝜎𝜃𝑚𝑎𝑥≤𝜎𝑏𝑛𝑏(3.1)式中𝜎为脆性材料断裂时的强度极限,𝑛𝑏为安全系数。由于有机玻璃为脆性材料,本实验条件下其抗弯强度大于70MPa,安全系数取4,代入式(3.1)可得允许的最大强度𝜎𝑚𝑎𝑥≤ 17.5𝑀Pa,满足实验要求。由于覆盖在中心盖板上的前盖板开设了观测窗口,所以在中心盖板上存在流动油液和前盖板相互作用所产生的剪切力,应当对有机玻璃进行剪切强度校核,剪切强度校核公式为:𝜏 =𝑃𝑠𝑏𝛿≤ [𝜏](3.2)式中p为计算面积内的单位承压;s为计算平面的面积;b为剪切面的宽度,本实验中b=20mm;𝛿为剪切面厚度;[𝜏]为许用切应力,对于有机玻璃[𝜏]=90MPa。计算平面为观测窗口,所以𝑠 = 56mm × 20mm = 1.12 × 10−3m2;单位承压若达到𝑝 = 10MPa(出于校核目的的假想压力,本实验过程中并不会达到此压力),根据公 式 (3.2) 计 算 出 有 机 玻 璃 在 承 受10MPa剪 切 压 力 时 的 最 小 厚 度 为𝛿𝑚𝑖𝑛=256.22mm。考虑到材料的加工、实验中流道冲击及空化溃灭时的高温、高压等不稳定因素,为了加强有机玻璃的承载能力,提高实验时的安全性,本实验中选取中心有机玻璃盖板厚度为21mm。四角均进行倒圆角,防止应力集中,实验过程中控制进油口压力不高于5MPa。

     

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         高速摄像机简介: 由于实验中阀口处油液处于高速流动状态,空化周期仅为毫秒级,为了更准确的分析实验现象,本实验采用型号为Phantom V1210的高速摄像机对实验现象进行拍摄。该高速摄像机可以通过牺牲分辨率的方式提高拍摄速率。经过反复调试对比,最终将本次实验的分辨率确定为640×288,此分辨率刚好满足实验要求,拍摄的图像包含了阀口上游入流情况和下游空化流动状态,且选此分辨率可以将高速摄像机的拍摄速率提高至57040帧/s。更快的拍摄速率能更好捕捉空化从初生、发展到溃灭的全过程。微距镜头选用佳能MACRO100  mm。实验过程中,镜头从正面对准前盖板观测窗口,通过PCC软件控制高速摄像机对流道内流动情况进行拍摄。高速相机拍摄的实验图像后期处理软件选用matlab,因为matlab是开源软件,可以采用编程对图像进行灰度处理,能更好的满足图像处理要求。



       压力表和温度传感器选取及连接: 油液中溶解的空气含量可以用本生溶解度δ表示,其表达式为:𝛿 = 𝑒−𝑎+𝑏𝑇𝑝𝑝0(3.3)式中a,b为常数;T为温度,单位K;p为绝对气相压力;𝑝0=101.3KPa。由上式可知:在未达到油液汽化的条件下,温度升高,本生溶解度减小,油液中空气含量处于降低趋势,析出能力增强,最终可使空化现象加剧;阀口处绝对气相压力受压差影响同样可以改变本生溶解度;所以压差和温度是油液空化过程中人非常重要的两个参数。为了研究压差对油液空化的影响,选取两个数显压力表分别连接在进油口位置和出油口位置。选用数显压力表的好处为精度高、易读数、响应快、测量频率高。在液压泵站接出的液压油管(进油管)与实验模型进油口间加入三通管,三通管的两个水平接口分别连接进油口和进油管,竖直接口处均采用内螺纹连接压力表。由于需要尽量保证测量的进出口压力为静压,所以需要增加压力表测量位置到流动位置的距离。将三通管竖直管路长度适当加长,可以减少流动冲击和压力脉动对压力测量的影响。出口位置压力表的连接参照进油口,以同样地方式进行连接。




        为了探究温度对油液空化的影响,需要对油温进行实时测量,目前可选测温设备有三种,分别为粘贴式热电阻温度传感器、手持温枪、螺纹固定式热电阻温度传感器。热电阻温度传感器属于温度计的一种,其测温是利用了传感器内的导体或半导体的电阻阻值随温度变化而改变的原理,具有精度高、稳定性好、抗震性能强、可靠性高等优点,广泛应用于货仓、运输车、冷冻库、制造车间、作物大棚、实验室等的液体、气体内部或固体壁面温度的测量。相比于手持式温度枪,热电阻温度传感器测量误差小,响应快,频率高,操作方便。实验时油管中油液处于高速流动状态,若使用螺纹固定式温度传感器(温度传感器探头伸入油液中)会因高速液流冲击导致传感器损坏,因此为了保证测量准确,设备安全,本实验采用可接引线的粘贴式热电阻温度传感器对油温进行测量,测量值显示设备选用智能数显PID温控器。热电阻选用pt100,引线采用三线制连接方式与数显PID温控器进行连接,因为三线制连接是工业过程控制中最常用的连接方式,可以很好的消除引线电阻的影响。实验时,选取两组热电阻和引线分别对进、出油口温度进行测量,将两个热电阻分别粘贴在进油口和出油口的管路上。由于进、出油管路为无缝冷轧钢管,材料为钢,当温度小于100℃时,随温度变化的导热系数大于40W/(m ∙ k),而液压油作为液体,当温度介于0℃到100℃之27间时,随温度变化的导热系数小于0.13W/(m ∙ k),两者量级相差100倍以上,管路传热能力远远大于油液,所以进、出油管路对传热的影响可以忽略,认为测量的温度值就为油液的温度。




        压力表1和压力表2选用的是米科智能数字压力表。因为压力表1测量的是进口压力,且本实验过程中控制进口压力小于5MPa,所以出于设备安全考虑,留出最小1MPa余量。油液从出油口直接沿管路流回油箱,所以压力较小,接近大气压,同样为设备安全考虑留出最小1MPa余量。由于压力表和温度传感器最大误差与量程和精度等级有关,例如量程为0——1MPa,精度等级为0.5级,则压力表测量最大误差为∆𝑝 = 1 × 106Pa × 0.5% = 5 × 103Pa,所以为了减小误差,将量程较大的进油口压力表1选择为精度等级0.2级,量程较小的出油口压力表2选择为精度等级0.5级。进油口压力表1测量最大误差为∆𝑝1= 6 × 106Pa × 0.2% =1.2 × 104Pa, 出 油口 压 力表2测 量 最大 误 差 为∆𝑝2= 1.6 × 106Pa × 0.5% = 0.8 ×104Pa。本实验油温变化范围不超过15℃——65℃,压力表1、2使用时允许的介质温度范围为-40℃——+80℃,可满足实验要求。热电阻1、2测量最大误差为∆𝑇1′=∆𝑇2′= 250℃ × 0.04% = 0.1℃,采用粘贴的方式将两个热电阻粘贴在进、出油口管路上,引线接在数显PID温控器上,用以显示温度测量值。数显PID温控器可以同时显示两路温度,通过接线及设置,将显示器上面数字显示为进油口油液温度,下面数字显示为出油口油液温度。数显PID温控器的最大显示误差为0.2℃,采样分辨率为0.1℃,采样周期为0.5s。温度测量的最大总误差为∆𝑇1= ∆𝑇2= ∆𝑇1′+0.2℃ = 0.3℃。由于出油口油温会受到油液空化、流动摩擦等因素影响,所以最终以进油口温度作为实验时的油温数据。



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