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基于AMESim的液压支架用大流量安全阀动态特性研究

发布时间:2019-01-20 11:07
【摘要】:在我国对所有能源的开发和利用中,煤炭始终是第一大能源。如何“高效、安全”的生产,对作为井下煤炭开采工作中起主要支撑和安全保护作用的液压支架来讲,提出了越来越高的性能要求。大流量安全阀作为液压支架系统中最主要的基础元件,主要起控制、过载保护等作用;其工作性能的好坏直接影响着整个液压支架的动态稳定性和可靠性。因此,我们应该就大流量安全阀存在的动态特性问题给予足够的重视和充分的研究。本文的主要工作重点如下:1、首先,介绍了本课题的选题背景和意义,阐述了目前我国大流量安全阀在动态特性研究方面存在的不足之处,以及液压支架用大流量安全阀在国内外发展现状;并介绍了大流量安全阀的设计研究进展和主要性能指标要求。2、其次,根据大流量安全阀的基础理论,分析了大流量安全阀的基本结构、工作原理及基础理论分析,确定了以直动式滑阀结构安全阀为研究对象。对安全阀的额定流量、公称流量等结构性能进行了具体分析;对安全阀的的阀座孔径、弹簧刚度及稳态液动力等主要性能进行了计算。为下面大流量安全阀的动态特性分析提供强有力的数值理论基础。3、利用AMESim动态分析软件,建立大流量安全阀在AMESim整体工作回路中的仿真模型并完成参数设置;对大流量安全阀在五种不同结构参数下的动态特性进行了详尽的分析,得出了大流量安全阀的最佳动态特性参数值;同时还设计了三种不同溢流孔形状的阀芯结构,验证了大流量安全阀的抗冲击试验特性。4、再次,利用Fluent流体仿真软件,建立大流量安全阀的三维流道仿真模型和网格划分;在四种不同阀芯结构状态下,分别对大流量安全阀内部流场的局部静压力和速度矢量进行仿真分析,得出了大流量安全阀阀芯附近流道截面上的流场静压云图变化规律和流场速度矢量图变化规律。5、最后,利用ADINA有限元分析软件,建立大流量安全阀的组合密封仿真模型,确定了以聚四氟乙烯密封圈和聚氨酯O型圈相结合的组合式密封形式;并对安装在阀体与阀芯之间的密封圈、阀芯与阀套之间的O型圈分别进行了仿真分析,确定了最佳的组合式密封预压缩量。
[Abstract]:In the development and utilization of all energy sources in China, coal is always the first energy source. How to produce "high efficiency and safety" puts forward more and more high performance requirements for hydraulic support which is the main support and safety protection in underground coal mining. As the most important basic component in the hydraulic support system, the large flow relief valve mainly plays the role of control and overload protection, and its working performance directly affects the dynamic stability and reliability of the whole hydraulic support. Therefore, we should pay enough attention to the dynamic characteristics of large flow relief valve. The main work of this paper is as follows: 1. Firstly, the background and significance of this topic are introduced, and the shortcomings of the research on the dynamic characteristics of large flow safety valve in China are expounded. And the development status of large flow safety valve used in hydraulic support at home and abroad; Secondly, according to the basic theory of large flow safety valve, the basic structure, working principle and basic theory of large flow safety valve are analyzed. The structure safety valve of straight slide valve is chosen as the research object. The structural performance of the safety valve, such as rated flow rate and nominal flow rate, is analyzed in detail, and the main performances of the safety valve, such as seat aperture, spring stiffness and steady state hydraulic power, are calculated. It provides a powerful numerical theoretical basis for the analysis of the dynamic characteristics of the following large flow safety valve. 3. By using the AMESim dynamic analysis software, the simulation model of the large flow safety valve in the whole working loop of AMESim is established and the parameters are set up. The dynamic characteristics of large flow safety valve under five different structural parameters are analyzed in detail, and the optimum dynamic characteristic parameters of large flow safety valve are obtained. At the same time, three kinds of valve core structures with different relief hole shapes are designed to verify the anti-impact test characteristics of large flow safety valve. 4. Thirdly, using Fluent fluid simulation software, the three-dimensional flow channel simulation model and mesh division of large flow safety valve are established. The local static pressure and velocity vector of the internal flow field of the large flow relief valve are simulated and analyzed in four different valve core structures. The variation law of hydrostatic pressure cloud diagram and velocity vector chart of flow field near the valve core are obtained. 5. Finally, the simulation model of combined seal of large flow safety valve is established by using ADINA finite element analysis software. The combined sealing form of polytetrafluoroethylene sealing ring and polyurethane O-ring was determined. The sealing ring between the valve body and the valve core and the O-ring between the valve core and the valve sleeve are simulated and analyzed respectively to determine the best combined seal precompression volume.
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD355.4

【参考文献】

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本文编号:2411985

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