Design af hydraulisk lastholdeventil
Oversat titel
Design of hydraulic Over-Center Valve
Forfatter
Christensen, Michael
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2007
Resumé
Projektet undersøger og designer en lastholdeventil (overcenterventil, OCV) med det formål at mindske stabilitetsproblemer i hydrauliske systemer uden elektronisk regulering, som typisk findes i mobile kran- og liftapplikationer styret via en trykkompenseret retningsventil (PVG). Forankret i et repræsentativt system med en kranarm på en hydraulisk cylinder opstilles først en ulineær model af det fluid-mekaniske system, som parameterjusteres på baggrund af målinger og verificeres mod det fysiske systems dynamik. En lineariseret model anvendes dernæst til stabilitetsanalyse (Routh–Hurwitz og Bode), der peger på, at en reduktion eller retningsændring af flowkraften i OCV’en virker stabiliserende. Et oscillationsindeks defineres og bruges som reference i modelforsøg, der bekræfter denne effekt. For at påvirke flowkræfter og trykforhold opbygges en CFD-model af ventilgeometrien; fire alternative geometrier foreslås og vurderes ved CFD, hvor forslag 2 udvælges, da det reducerer bagtrykket med kun en lille stigning i trykfaldet over ventilen. Resultaterne indikerer, at OCV’ens egenskaber kan forbedres gennem den valgte geometri, forudsat yderligere analyser og formoptimering.
This project designs and evaluates an over-center valve (OCV) to mitigate stability issues in hydraulic systems without electronic control, commonly found in mobile crane and lift applications operated via a load-sensing directional valve (PVG). Anchored in a representative setup with a crane jib driven by a hydraulic cylinder, a nonlinear fluid–mechanical model is built, tuned using measurements, and validated against the physical system’s dynamics. A linearized model then supports a stability analysis (Routh–Hurwitz and Bode) showing that reducing or reversing the OCV flow force has a stabilizing effect. An oscillation index is formulated and used in model tests, which confirm this effect. To influence flow forces and pressure distribution, a CFD model of the valve geometry is constructed; four alternative geometries are proposed and assessed via CFD, with option 2 selected because it lowers back-pressure with only a minimal increase in pressure drop across the valve. The results suggest that the OCV can achieve improved behavior if the selected geometry is implemented following additional analysis and shape optimization.
[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]