丘陵山地拖拉機(jī)懸掛液壓集成閥塊結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

摘要：液壓集成閥塊作為丘陵山地拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的重要組成部分，可減少液壓元件之間連接管的數(shù)量，對(duì)解決因油管連接而引起的油液泄露問題具有重要意義。針對(duì)丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)工作性能要求，設(shè)計(jì)一組用于懸掛系統(tǒng)姿態(tài)調(diào)節(jié)的液壓集成閥塊，對(duì)其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，建立液壓集成閥塊三維模型。根據(jù)刀尖角、工藝孔、非正交流道單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果，組合流道響應(yīng)面分析結(jié)果、整體流道CFD分析結(jié)果和流固耦合分析結(jié)果，對(duì)液壓集成塊內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，通過CFD仿真與流固耦合仿真對(duì)比優(yōu)化前后性能。仿真結(jié)果表明：優(yōu)化后的A口供油橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.005 MPa、0.013 MPa，B口供油橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.048 MPa、0.015 MPa，升降回路進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.129 MPa、0.003 MPa，驗(yàn)證優(yōu)化后閥塊性能的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：丘陵山地;拖拉機(jī)；電液懸掛系統(tǒng)；液壓集成閥塊；CFD仿真；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：S232.3" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 09?0153?06

Design and optimization of structural parameters for hydraulic integrated block of

tractor suspension in hilly and mountainous areas

Li Wei Zhang Xiumei Shao Mingxi

（1. The Open University of China， Beijing， 100039， China; 2. Weifang University of Science and Technology，

Shouguang， 262700， China）

Abstract： As an important component of the hydraulic system of hilly and mountainous tractor， hydraulic integrated blocks can reduce the number of connecting pipes between hydraulic components， and are of great significance in solving the problem of oil leakage caused by oil pipe connections. In this paper， a hydraulic integrated block for attitude adjustment of the suspension system was designed according to the performance requirements of the electro?hydraulic suspension system for hilly and mountainous tractor， the main structural parameters were designed and calculated， meanwhile， a three?dimensional model of the hydraulic integrated block was established. The internal flow channel structure of the hydraulic integrated block was optimized based on the single?objective optimization results of the tool tip angle， process holes， and non?orthogonal channel， the response surface analysis of the combined flow channel， the CFD analysis of the overall flow channel， and the fluid?solid coupling analysis. Finally， the CFD simulation and fluid?solid coupling simulation are used to compare the performance before and after optimization. The simulation results showed that： after optimization，" the pressure loss of the inlet and return channels of the lateral attitude adjustment of the oil supply to port A is reduced by 0.005 MPa and 0.013 MPa， respectively， compared with that before optimization. The pressure loss of the inlet and return channels of the lateral attitude adjustment of the oil supply to port B is reduced by 0.048 MPa and 0.015 MPa， respectively. The pressure losses in the inlet and return channels of the lifting circuit decreased by 0.129 MPa and 0.003 MPa， respectively， which verified the superiority of optimized hydraulic integrated block.

Keywords： hilly and mountainous areas; tractors; electro?hydraulic suspension system; hydraulic manifold block; CFD simulation; structural optimization

0 引言

我國(guó)地形復(fù)雜多變，丘陵山地面積廣闊，山地農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)重要組成部分[1]。由于山地環(huán)境復(fù)雜，地面高低不平，地塊形狀不規(guī)則，普通拖拉機(jī)在山區(qū)行駛和作業(yè)過程中農(nóng)具傾斜晃動(dòng)嚴(yán)重，工作效率降低，甚至?xí)l(fā)生側(cè)翻等事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量和駕駛舒適性。同時(shí)傳統(tǒng)拖拉機(jī)上采用的普通機(jī)液式懸掛系統(tǒng)組成復(fù)雜、體積大、操作精度一般，生產(chǎn)作業(yè)時(shí)較難精準(zhǔn)調(diào)整，所以電液式懸掛系統(tǒng)在拖拉機(jī)上的應(yīng)用越來越普遍[2]。其中，液壓集成閥塊是液壓系統(tǒng)中的重要部件，采用集成閥塊作為元件連接的核心，能夠明顯改善內(nèi)部油路連接，簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高系統(tǒng)整體的可適應(yīng)性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、方便安裝與調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)[3]。因此，對(duì)丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)中液壓集成閥塊結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化是十分有必要的。

隨著國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)和控制技術(shù)、傳感技術(shù)等新技術(shù)相結(jié)合，使液壓系統(tǒng)在控制精度和控制效率上有了較大提高，電控液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛[4， 5]。國(guó)內(nèi)外對(duì)丘陵山地拖拉機(jī)懸掛液壓回路整體設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的研究較多，如Sudo等[6]通過旋轉(zhuǎn)探針法研究了光滑圓形彎道內(nèi)紊流流場(chǎng)的分布特點(diǎn)，繪出了多個(gè)軸向截面的速度等值曲線圖和矢量圖。Rajda等[7]根據(jù)液壓系統(tǒng)中三位四通液控?fù)Q向閥和單向閥內(nèi)部油液壓力損失較大的情況，提出用四個(gè)插裝閥來代替液控?fù)Q向閥主閥體部分結(jié)構(gòu)和單向閥的設(shè)想，經(jīng)過CFD仿真比較，表明液壓系統(tǒng)采用新的換向閥形式能夠有效降低壓力損失，其壓力損失比原液控?fù)Q向閥降低了約35%～41%，但是并沒有進(jìn)一步對(duì)替換的流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行再優(yōu)化，找出最佳的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)。Barbara等[8]使用CFD分析、文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式以及試驗(yàn)測(cè)量等多種方法研究了液壓集成閥塊中的壓力損失，通過對(duì)比表明，CFD分析能夠反映不同物理模型壓力損失曲線的正確趨勢(shì)。杜經(jīng)民等[9]針對(duì)液壓集成閥塊流道內(nèi)油液不同的流動(dòng)方式建立管道流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型和三維物理模型，在CFD仿真過程中，采用低雷諾數(shù)的k-ε湍流模型進(jìn)行仿真計(jì)算，總結(jié)出典型流道結(jié)構(gòu)形式與油液局部壓力損失之間的影響規(guī)律。陳長(zhǎng)遠(yuǎn)[10]通過對(duì)集成閥進(jìn)行流體分析，明確了轉(zhuǎn)角處旋渦和管徑突變是流道壓力損失的主要原因，通過CFD仿真對(duì)其流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，出口壓力提高33.9%。韋翠華[11]研究了插裝閥對(duì)集成閥塊流場(chǎng)和壓力損失的影響，分別從插裝閥相同閥口開度、不同壓力損失和相同壓力損失、不同閥口開度來研究流體截面上的壓力、速度、速度矢量等參數(shù)的變化，得出了加工尖角、工藝孔出口等結(jié)構(gòu)特征對(duì)壓力和流速的影響狀況。張超等[12]采用選區(qū)激光熔化技術(shù)對(duì)液壓閥塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)加工，提高了閥塊及其流道的設(shè)計(jì)自由度，降低了流道壓力損失。

綜上，當(dāng)前對(duì)于電液懸掛系統(tǒng)中液壓集成閥塊的設(shè)計(jì)研究較少。本文以液壓集成閥塊為研究對(duì)象，綜合考慮液壓集成閥塊的基本設(shè)計(jì)要求與丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)的性能要求，對(duì)液壓集成閥塊的主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并基于SolidWorks軟件建立集成閥塊三維模型；依據(jù)刀尖角、工藝孔、非正交流道單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果，組合流道響應(yīng)面分析結(jié)果，整體流道CFD分析結(jié)果和流固耦合分析結(jié)果，對(duì)液壓集成閥塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，通過CFD仿真對(duì)優(yōu)化后的橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)回路和升降回路進(jìn)行分析。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

1.1 液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)

丘陵山地拖拉機(jī)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用，對(duì)提高我國(guó)丘陵地區(qū)耕種效率，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平具有重要意義。通過分析某型丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)性能要求，設(shè)計(jì)電液懸掛系統(tǒng)液壓回路如圖1所示。

此液壓回路包括兩部分：橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓回路和升降液壓回路。橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓回路主要由三位五通換向閥、液控單向閥、單向節(jié)流閥、定差減壓閥、節(jié)流閥、單向閥以及橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸等組成。定差減壓閥可保證三位五通換向閥進(jìn)出口壓差恒定。三位五通換向閥控制橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)換向閥通電向左位移動(dòng)時(shí)，橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸上半腔進(jìn)油，下半腔回油；當(dāng)換向閥通電向右位移動(dòng)時(shí)，則橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸下半腔進(jìn)油，上半腔回油；當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，由于液控單向閥起截止作用，液壓油被保持在液壓缸的上下腔中。當(dāng)三位五通換向閥在左位或者右位工作時(shí)，液控單向閥被打開，功能相當(dāng)于普通單向閥；當(dāng)三位五通換向閥處于中位閉合狀態(tài)時(shí)，橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸無法進(jìn)油，由于液控單向閥的導(dǎo)通特性，液壓缸中的油液被截止保持，使液壓缸活塞能穩(wěn)定在某一位置[13]。通過橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸的調(diào)節(jié)，能使后懸掛和農(nóng)具的水平角度在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

升降液壓回路主要由兩位三通換向閥（下文簡(jiǎn)稱提升閥）、兩位兩通換向閥（下文簡(jiǎn)稱下降閥）、定差減壓閥、單向閥、溢流閥、升降液壓缸等組成。定差減壓閥可以對(duì)提升閥進(jìn)行閥前壓力補(bǔ)償，從而使提升閥進(jìn)出口的壓差保持恒定。當(dāng)懸掛機(jī)構(gòu)提升農(nóng)具時(shí)，提升閥電磁線圈通電，下降閥電磁線圈斷電，液壓油流經(jīng)提升閥進(jìn)入升降液壓缸，使懸掛機(jī)構(gòu)和農(nóng)具上升；定差減壓閥可以使提升閥進(jìn)出口之間的壓差保持穩(wěn)定，從而可以保證農(nóng)具的提升速度只與提升閥閥口開度大小有關(guān)，適合應(yīng)用在作業(yè)地形復(fù)雜、速度要求平穩(wěn)的丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)中。當(dāng)農(nóng)具下降時(shí)，下降閥電磁線圈通電，提升閥電磁線圈斷電，升降液壓缸內(nèi)的液壓油經(jīng)下降閥流回油箱，農(nóng)具下降。當(dāng)農(nóng)具處于位置保持狀態(tài)時(shí)，提升閥和下降閥電磁線圈均斷電，升降液壓缸中的液壓油無法流通，懸掛機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行位置保持。差壓式溢流閥、單向閥組成負(fù)載反饋系統(tǒng)，負(fù)載反饋是指通過具有反饋油液壓力的液壓閥向液壓系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載反饋，通過反饋的壓力大小調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力與流量輸出。液壓泵輸送的油液一部分供給液壓回路，另一部分流向差壓式溢流閥溢流，保持系統(tǒng)整體壓力穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載反饋壓力瞬間過大時(shí)，溢流閥開啟，進(jìn)行溢流，使液壓系統(tǒng)不被高壓破壞。當(dāng)兩條液壓回路一起工作時(shí)，單向閥能將最高負(fù)載壓力反饋至差壓式溢流閥的彈簧端，調(diào)節(jié)液壓泵的出口壓力，實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)穩(wěn)定工作。

1.2 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，可得液壓集成閥塊進(jìn)、出油口直徑計(jì)算[14， 15]如式（1）所示。

液壓集成閥塊內(nèi)部流道的推薦平均流速為2.5～10 m/s，本文取平均流速為7 m/s。通過式（1）計(jì)算得集成閥塊進(jìn)油口直徑為6.970 mm。為保證進(jìn)油流道能提供足夠的液壓油，取進(jìn)油口直徑為8 mm；為保證系統(tǒng)安全，出油口直徑一般大于進(jìn)油口，所以取出油口直徑為10 mm。

液壓集成閥塊相鄰流道之間必須擁有一定距離，防止集成閥塊內(nèi)部流道因?yàn)橛鸵簤毫Χl(fā)生破壞，能夠保證流道強(qiáng)度要求的最小壁厚就被成為最小安全壁厚。安全壁厚的計(jì)算如式（2）所示。

安全系數(shù)n的大小與流道內(nèi)油液的工作壓力有關(guān)，安全系數(shù)與流道內(nèi)最高工作壓力的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。本文中液壓系統(tǒng)的最大供油壓力為16 MPa，所以安全系數(shù)n取為6。

一般當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作壓力低于21 MPa時(shí)，集成閥塊的材料多選擇為鋁合金。鋁合金具有密度小，耐腐蝕性好，機(jī)加工方便，容易去除加工深孔時(shí)產(chǎn)生的毛刺等優(yōu)點(diǎn)。本文集成閥塊選用鎂鋁合金作為材料，鎂鋁合金的抗拉伸強(qiáng)度為305 MPa。根據(jù)式（2）和式（3）可得流道的最小安全壁厚為2.098 mm，考慮加工時(shí)加工誤差的影響，取最小安全壁厚為5 mm。

2 集成閥塊設(shè)計(jì)及建模

2.1 液壓集成閥塊設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)要求

液壓集成塊的一般設(shè)計(jì)要求有[16]：（1）需滿足液壓回路圖所表達(dá)的基本內(nèi)容；（2）流道長(zhǎng)度盡可能短，彎道教少，油液壓力損失盡可能?。唬?）連接孔數(shù)量少，特別是細(xì)長(zhǎng)孔數(shù)量少，盡量減少斜孔連接；（4）元件布置要緊湊合理，相同功能的液壓元件應(yīng)盡量布置在一起。

2.1.2 集成閥塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證丘陵山地拖拉機(jī)工作性能穩(wěn)定，可進(jìn)行多種作業(yè)模式，按照回路功能不同分別設(shè)計(jì)成不同的集成塊，再將集成塊并聯(lián)組成集成塊組進(jìn)行使用， 保證液壓系統(tǒng)的可拓展性。 在進(jìn)行集成塊設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)集成塊上的主流道應(yīng)布置同一位置，保證不同集成塊并聯(lián)之后可以進(jìn)行使用。滿足本文液壓回路的工作需求需要設(shè)計(jì)三個(gè)集成塊：懸掛機(jī)構(gòu)橫向調(diào)節(jié)液壓集成塊1個(gè)、升降集成塊1個(gè)、負(fù)載反饋集成塊1個(gè)，同時(shí)需要1個(gè)蓋板密封主油路。

2.2 集成閥塊三維建模

負(fù)載反饋集成閥塊設(shè)計(jì)有總進(jìn)油口和回油口，橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)集成閥塊與升降集成閥塊進(jìn)、回油道均與負(fù)載反饋集成閥塊進(jìn)、回油道并聯(lián)。負(fù)載反饋集成閥塊上布置有溢流閥與差壓式溢流閥，三維模型如圖2所示。

橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)集成閥塊負(fù)責(zé)為后懸掛系統(tǒng)中橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)液壓缸供油，設(shè)有兩個(gè)工作油口。該集成閥塊上布置有三位五通換向閥、液控單向閥、單向節(jié)流閥、定差減壓閥、節(jié)流閥與負(fù)載反饋油路單向閥，三維模型如圖3所示。

升降集成閥塊負(fù)責(zé)為后懸掛系統(tǒng)中升降液壓缸供油，該液壓缸依靠懸掛系統(tǒng)自重回油，設(shè)有一個(gè)工作油口。該集成閥塊上布置有定差減壓閥、提升閥、下降閥、溢流閥與負(fù)載反饋單向閥，三維模型如圖4所示。

將選配的各型液壓閥安裝到集成閥塊中，并將三組集成閥塊與蓋板組裝，可以得到液壓集成閥塊組裝模型如圖5所示。

3 流道優(yōu)化及仿真分析

綜合刀尖角、工藝孔、非正交流道單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果，組合流道響應(yīng)面分析結(jié)果以及整體流道CFD分析結(jié)果和流固耦合分析結(jié)果，對(duì)液壓集成閥塊內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

利用SolidWorks的組合刪減功能，將集成塊和各液壓閥進(jìn)行組合，刪減提取出各回路流道模型。將橫向調(diào)節(jié)回路流道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜處進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化設(shè)置，檢查網(wǎng)格質(zhì)量良好后，導(dǎo)入Fluent軟件中進(jìn)行CFD仿真。通過CFD仿真與流固耦合仿真對(duì)比優(yōu)化前后性能，驗(yàn)證流道優(yōu)化的準(zhǔn)確性。

3.1 集成閥塊流道優(yōu)化

壓力損失是判斷集成閥塊性能的重要指標(biāo)，所以本文以減小壓力損失作為集成閥塊流道優(yōu)化的基本目標(biāo)。依據(jù)刀尖角、工藝孔、非正交流道等單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果，組合流道 響應(yīng)面分析結(jié)果，整體流道CFD仿真結(jié)果和流固耦合仿真結(jié)果，對(duì)液壓集成閥塊流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

在優(yōu)化過程中，流道末端的刀尖角結(jié)構(gòu)采用A型刀尖角，且刀尖角長(zhǎng)度為0的結(jié)構(gòu)形式，以降低刀尖角容腔對(duì)管道造成的壓力損失；優(yōu)先使用釆用正交流道而不使用非正交流道結(jié)構(gòu)；若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或布局方式要求一定要采用非正交結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證兩相交流道的軸線距離slt;4 mm，且s越小越好；同時(shí)，采用響應(yīng)面分析法對(duì)閥塊流道進(jìn)行仿真分析。優(yōu)化后的液壓集成閥塊模型如圖6所示。

經(jīng)過最小壁厚驗(yàn)證，優(yōu)化后集成閥塊流道壁厚均大于5 mm，滿足最小安全壁厚要求，集成閥塊流道安全。

將優(yōu)化后的液壓集成閥塊進(jìn)行裝配，得到丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)所用液壓集成閥塊組，裝配結(jié)果如圖7所示。

3.2 優(yōu)化后橫向調(diào)節(jié)回路CFD仿真分析

經(jīng)過CFD仿真計(jì)算，集成閥塊A口供油，B口回油時(shí)流道壓力云圖如圖8所示，進(jìn)油流道中油液最大壓力為15.652 MPa，進(jìn)口壓力為15.644 MPa，進(jìn)出口壓力損失為3.644 MPa，相比于優(yōu)化前減小了0.005 MPa；回油流道中油液最大壓力2.682 MPa，進(jìn)口壓力為2.673 MPa，進(jìn)出口壓力損失為1.173 MPa，相比于優(yōu)化前減小了0.013 MPa。

橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)流道速度云圖如圖9所示，進(jìn)油流道中油液最大速度為28.225 m/s，平均速度為8.660 m/s，回油流道中油液最大速度為17.719 m/s，平均速度為4.186 m/s，符合液壓集成閥塊內(nèi)流道推薦流速范圍。

橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)集成閥塊A口供油狀態(tài)流道優(yōu)化前后油液壓力損失和平均流速大小如表2所示。

集成閥塊B口供油，A口回油時(shí)流道壓力云圖如圖10所示，進(jìn)油流道中油液最大壓力為16.209 MPa，進(jìn)口壓力為16.197 MPa，進(jìn)出口壓力損失為4.197 MPa；回油流道中油液最大壓力為2.579 MPa，進(jìn)口壓力為2.577 MPa，進(jìn)出口壓力損失為1.077 MPa。

橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)流道速度云圖如圖11所示，進(jìn)油流道中油液最大速度為31.792 m/s，平均速度為7.927 m/s，回油流道中油液最大速度為16.603 m/s，平均速度為4.849 m/s，符合液壓集成閥塊內(nèi)流道推薦流速范圍。

橫向調(diào)節(jié)集成閥塊B口供油狀態(tài)流道優(yōu)化前后油液壓力損失和平均流速大小如表3所示，優(yōu)化后橫向調(diào)節(jié)集成閥塊B口供油時(shí)性能得到提高。

3.3 優(yōu)化后升降回路CFD仿真分析

經(jīng)過CFD仿真計(jì)算，升降流道壓力云圖如圖12所示，進(jìn)油流道中油液最大壓力為13.827 MPa，進(jìn)口壓力為13.815 MPa，進(jìn)出口壓力損失為1.815 MPa，相比于優(yōu)化前減小了0.129 MPa；回油流道中油液最大壓力1.724 MPa，進(jìn)口壓力為1.722 MPa，進(jìn)出口壓力損失為0.222 MPa，相比于優(yōu)化前減小了0.003 MPa。

升降流道壓力速度如圖13所示，進(jìn)油流道中油液最大速度為27.745 m/s，平均速度為6.668 m/s，回油流道中油液最大速度為9.928 m/s，平均速度為2.807 m/s，符合液壓集成閥塊內(nèi)流道推薦流速范圍。

4 結(jié)論

1） 根據(jù)丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)工作性能要求，設(shè)計(jì)電液懸掛系統(tǒng)液壓回路圖；對(duì)液壓集成閥塊主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；設(shè)計(jì)出一組液壓集成閥塊，該集成閥塊能保證懸掛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提升、下降和左右橫向調(diào)節(jié)后懸掛農(nóng)機(jī)具的需求，使用SolidWorks軟件建立了集成閥塊三維模型。

2） 結(jié)合CFD、流固耦合仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)要求，對(duì)液壓集成閥塊內(nèi)部流道進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，建立集成閥塊優(yōu)化模型，進(jìn)行CFD仿真分析，對(duì)比優(yōu)化前后集成閥塊壓力損失結(jié)果，驗(yàn)證優(yōu)化流道的優(yōu)越性。仿真結(jié)果表明：集成閥塊A口供油，B口回油時(shí)，優(yōu)化后橫向調(diào)節(jié)回路進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.005 MPa、0.013 MPa；集成閥塊B口供油，A口回油時(shí)，優(yōu)化后橫向調(diào)節(jié)回路進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.048 MPa、0.015 MPa；優(yōu)化后升降回路進(jìn)油流道和回油流道壓力損失相比于優(yōu)化前分別減小0.129 MPa、0.003 MPa。

綜上，本文所設(shè)計(jì)的液壓集成閥塊具有優(yōu)良的性能，符合丘陵山地拖拉機(jī)作業(yè)需求。

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