大流量液控單向閥設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著高產(chǎn)高效采煤工作面的迅速發(fā)展，要求支架用大流量液控單向閥向高壓大流量方向發(fā)展，并對(duì)其可靠性及壽命提出了更高要求。支架卸載時(shí)，大流量液控單向閥反向打開(kāi)，立柱下腔的高水基乳化液大量且快速地溢出，此過(guò)程中，系統(tǒng)往往伴隨著巨大的沖擊，過(guò)高的沖擊壓力不僅會(huì)損壞支架上的液壓設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管路接口的斷裂，導(dǎo)致重大事故。由于缺少設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)，設(shè)計(jì)方法落后，同時(shí)國(guó)內(nèi)缺少近似工況的大流量液控單向閥性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使得我國(guó)研制的大流量液控單向閥產(chǎn)品與國(guó)

2、外差距較大。針對(duì)此問(wèn)題，本文對(duì)支架用大流量液控單向閥的設(shè)計(jì)方法及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，基于FDY800/50大流量液控單向閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵參數(shù)的初步設(shè)計(jì)。建立了三維流道幾何模型，運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)大流量液控單向閥的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)分析；用ANSYS Workbench對(duì)其大、小閥芯進(jìn)行了單向流固耦合分析。研究了閥芯不同開(kāi)口度和小閥芯不同半錐角下大流量液控單向閥的流體動(dòng)力學(xué)規(guī)律和大、小閥芯的

3、應(yīng)力以及變形情況。研究表明，閥芯開(kāi)口度越大、小閥芯半錐角越大，液壓支架卸載過(guò)程中的沖擊和流體能量損失越小，大、小閥芯的等效應(yīng)力越小，且都滿足45＃鋼的許用強(qiáng)度。
　　其次，應(yīng)用 AMESim軟件在大流量液控單向閥動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了大流量液控單向閥的動(dòng)態(tài)仿真模型。通過(guò)仿真得到了大流量液控單向閥的動(dòng)態(tài)特性曲線，對(duì)比分析了不同小閥芯半錐角和不同控制壓力對(duì)大流量液控單向閥動(dòng)態(tài)性能的影響。仿真結(jié)果表明，增大控制壓力和小閥芯半錐

4、角能有效減小卸載時(shí)的壓力沖擊，增加開(kāi)啟過(guò)程中的穩(wěn)定性，顯著地提高大流量液控單向閥的動(dòng)態(tài)特性。
　　最后，搭建蓄能器-增壓缸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)大流量液控單向閥進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析研究了大流量液控單向閥的工作過(guò)程和動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。實(shí)驗(yàn)研究表明，小閥芯半錐角越大、控制壓力越高，大流量液控單向閥的動(dòng)態(tài)性能越好。
　　本文以小閥芯不同半錐角為主線，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、單向流固耦合分析、動(dòng)態(tài)