[发明专利]液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统及试验方法

说明书

本发明公开一种液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统，包括动力单元、颗粒‑油液混合单元、颗粒‑油液淹没射流单元和测量单元，其利用两组互联的蓄能器将动力单元与已经混合好的含颗粒油液分离，避免泵直接吸入混合液对泵造成磨损，而且较好地实现油液中的颗粒充分均匀化；通过在挡板上布置测压计能够捕获射流过程中含颗粒油液中颗粒对壁面的冲击力大小及分布特征，配合摄像机对颗粒与挡板碰撞过程的记录，能够全面获得液压阀口淹没射流中颗粒‑壁面冲蚀规律。本发明提出的液压阀口淹没射流冲蚀试验方法，主要基于上述液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统实现，操作简便，使用范围广。

技术领域

本发明涉及射流冲蚀研究技术领域，特别是涉及一种液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统及试验方法。

背景技术

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。

在液压系统中，液压控制阀阀口对于冲蚀最为敏感。在液压口区域由于过流面积的急剧减小，液流流速急剧增大，形成强淹没射流，裹挟在高速油液中的颗粒会对工作面及棱边造成严重冲蚀作用，使得液压控制阀阀口特性退化和控制精度下降。一般对于液压阀口的冲蚀问题，是通过外特性测量和数值仿真来研究液压阀口冲蚀机理及其影响，并没有从液压阀口流域含颗粒油液与壁面的微观作用过程的可视化角度揭示冲蚀机理。

目前，虽然有关于液压阀口淹没射流中颗粒-壁面冲蚀可视化的实验和研究方法，但是存在以下不足：

(1)目前对于含颗粒高压油液的输送方式，其中泵直接吸入混合液的方案中对泵不可避免的存在磨损问题，混砂罐在泵出口掺混方案中颗粒的均匀性不好；

(2)对于入射角的调节装置，现有的喷枪调节方式结构复杂；

(3)现有冲蚀实验中，对于射流颗粒对壁面的冲击力及其分布均未进行测量；

(4)对于实验颗粒的回收与再利用，现有的滤网方案可以实现收集但不能进行再次重复利用。

因此，有必要提出一种新型的关于液压阀口淹没射流中颗粒-壁面冲蚀的研究方案，以克服上述现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统及试验方法，以解决上述现有技术存在的由泵直接吸入混合液对泵造成磨损以及油液中颗粒均匀性较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种液压阀口淹没射流冲蚀可视化实验系统，包括：

动力单元，所述动力单元包括电机、油箱和泵，所述电机与所述泵连接，所述泵的进口与所述油箱连通；

颗粒-油液混合单元，所述颗粒-油液混合单元包括换向阀、第一电磁阀、第一蓄能器、第二电磁阀、第三电磁阀和第二蓄能器，所述换向阀的进口与所述泵的出口连接，所述泵用于向所述颗粒-油液混合单元提供压力油液；所述换向阀的出口连接有第一支路和第二支路，所述第一支路上设置所述第一蓄能器，所述第二支路上设置所述第二蓄能器，且所述第二蓄能器的两端分别设置所述第一电磁阀和所述第三电磁阀，所述第一蓄能器和所述第二蓄能器用于将所述压力油液与试验颗粒混匀形成含颗粒油液；所述第一支路和所述第二支路并联后与所述第二电磁阀串联；

颗粒-油液淹没射流单元，所述颗粒-油液淹没射流单元包括可视化油箱、喷嘴和挡板，所述挡板设置于所述可视化油箱内；所述喷嘴与所述第二电磁阀连接，以将所述颗粒-油液混合单元内形成的所述含颗粒油液喷射至所述挡板上；