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，立柱下腔的高水基乳化液大量且快速地溢出，此過程中，系統(tǒng)往往伴隨著巨大的沖擊，過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)，使得我國研制的大流量液控單向閥產(chǎn)品與國

2、外差距較大。針對此問題，本文對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軟件對大流量液控單向閥的內(nèi)部流場進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)分析；用ANSYS Workbench對其大、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，閥芯開口度越大、小閥芯半錐角越大，液壓支架卸載過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。通過仿真得到了大流量液控單向閥的動(dòng)態(tài)特性曲線，對比分析了不同小閥芯半錐角和不同控制壓力對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，增加開啟過程中的穩(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)，對大流量液控單向閥進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)分析研究了大流量液控單向閥的工作過程和動(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)