液壓支架用抗沖擊雙級(jí)保護(hù)大流量安全閥研究

1、液壓支架用抗沖擊雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥研究針對(duì)平安閥目前的開展趨勢(shì)以及應(yīng)用領(lǐng)域 , 在傳統(tǒng)溢流閥的設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)的根底上 , 分析液壓支架用雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥的總體結(jié)構(gòu) ,并結(jié)合液壓 支架的工作原理闡述了其具體的工作過程 , 根據(jù)實(shí)際工況需求 , 設(shè)計(jì)出一種能夠 滿足不同工況需求的液壓支架用抗沖擊雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥。 根據(jù)平安閥相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)以及壓力、流量方面的要求初步了確定雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥的結(jié)構(gòu)模型 , 并對(duì)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。另外針對(duì)二級(jí)差動(dòng)閥中阻尼孔直徑對(duì)于平安閥動(dòng)態(tài)特性的影響 , 又在結(jié)構(gòu)中 參加了一個(gè)阻尼孔環(huán)形調(diào)節(jié)螺套 , 可以通過調(diào)節(jié)阻尼孔環(huán)形調(diào)節(jié)螺套與主閥芯的 搭合量來

2、改變阻尼孔直徑 , 得到不同具有阻尼作用的大流量平安閥。 運(yùn)用 Matlab 中的 Simulink 模塊分析階躍流量下雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性 曲線可知 , 所設(shè)計(jì)的雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥具有較小的壓力上升時(shí)間、壓力超調(diào) 量、壓力穩(wěn)定時(shí)間、卸荷時(shí)間 , 而且在流量上也能夠滿足最初的設(shè)計(jì)要求。重點(diǎn)分析了進(jìn)口橫截面積、 差動(dòng)面積、 彈簧剛度、彈簧預(yù)壓縮量之間的相互 影響對(duì)于平安閥動(dòng)態(tài)特性的影響 , 另外二級(jí)差動(dòng)閥芯選取不同結(jié)構(gòu)尺寸而導(dǎo)致的 質(zhì)量差異對(duì)閥動(dòng)態(tài)特性也存在一定的影響 , 需要對(duì)主閥芯質(zhì)量和阻尼孔直徑選取 不同數(shù)值時(shí)的大流量平安閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的比照分析。根據(jù)分析可以知道 ,

3、平安 閥的進(jìn)口橫截面積、 差動(dòng)面積、 彈簧剛度以及彈簧預(yù)壓縮量對(duì)于平安閥的特性影 響很大, 而且他們之間并不是單獨(dú)影響著閥的特性 ,所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)設(shè) 計(jì)要求適當(dāng)合理的考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系對(duì)于平安閥動(dòng)態(tài)特性的影響, 選取適宜的數(shù)值 ,使平安閥能夠擁有良好的動(dòng)態(tài)特性 , 保證平安閥工作的穩(wěn)定性和可靠 性。針對(duì)閥芯從閉合到完全開啟的工作過程 , 分別對(duì)相同入口壓力、二級(jí)差動(dòng)閥 芯不同開度情況下閥體內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了仿真。從流場(chǎng)分析結(jié)果可知 : 隨著二級(jí)差 動(dòng)閥芯開度的不斷加大 , 平安閥內(nèi)部流場(chǎng)的負(fù)壓值隨二級(jí)差動(dòng)閥芯開的加大而逐 漸較小, 而負(fù)壓的出現(xiàn)區(qū)域由一級(jí)差動(dòng)閥出液口處轉(zhuǎn)移到二級(jí)差動(dòng)閥芯

4、開口位置 最后出現(xiàn)在閥套出液口位置處 , 由于壓力的變化梯度較大 , 在此處出現(xiàn)氣穴以及 氣蝕現(xiàn)象的幾率非常高 ; 平安閥內(nèi)部工作介質(zhì)的流速不斷變化 , 二級(jí)差動(dòng)閥芯開 口處釋放的工作介質(zhì)越來越多 , 最大流速由一級(jí)直動(dòng)閥出液口處轉(zhuǎn)移到閥套出液 口處; 另外隨著二級(jí)差動(dòng)閥將大量的高壓高速工作介質(zhì)釋放 ,在發(fā)生結(jié)構(gòu)突變的 過流區(qū)域 ,呈現(xiàn)出液流與閥體內(nèi)壁脫離的情況 , 此時(shí)極易出現(xiàn)漩渦區(qū)。根據(jù)流場(chǎng)分析結(jié)果對(duì)平安閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) , 完善平安閥結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)。然后將流場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果以流體載荷的方式加載到主閥芯等關(guān)鍵零部件上 進(jìn)行流固耦合分析 , 得出二級(jí)差動(dòng)閥芯、閥套、閥座等關(guān)鍵元件以及整

5、體結(jié)構(gòu)的 應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D ,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析 , 以分析結(jié)果為依據(jù) , 找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié) 應(yīng)力應(yīng)變集中區(qū)域 , 對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn) , 分析說明平安閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及 選擇的材質(zhì)完全能滿足其使用要求。對(duì)液壓支架立柱回路進(jìn)行模擬仿真分析 , 參加立柱缸體變形量這一因素 , 以 頂板下沉速度為系統(tǒng)輸入 , 從而得到頂板沖擊下所設(shè)計(jì)雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥的 抗沖擊特性 : 系統(tǒng)壓力很快穩(wěn)定在平安閥調(diào)定 , 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能良好 , 之后隨著沖擊 的消失,平安閥快速閉合 , 能夠有效的為立柱回路系統(tǒng)卸荷 , 保障液壓支架支護(hù)設(shè) 備的穩(wěn)定性。另外 , 將設(shè)計(jì)雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥與采用普通小流量平安閥時(shí)液 壓支架立柱回路的抗沖擊特性進(jìn)行了比照分析 , 說明采用雙級(jí)保護(hù)大流量平安閥 的優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室根底條件 , 搭建雙級(jí)保護(hù)平安閥沖擊試驗(yàn)臺(tái) , 分別對(duì)其進(jìn)行整體 仿真分析和沖擊試驗(yàn) , 將試驗(yàn)結(jié)果與模擬仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比照分析 : 平安閥的穩(wěn)態(tài)壓力為44MPa穩(wěn)態(tài)