液压支架纯水介质安全阀及其实验台研究
发布时间：2022-01-19 11:36
本文以液压支架中纯水介质安全阀作为研究对象,采用理论分析,参数设计、有限元仿真等方法,对其进行了系统、深入的研究。论文设计了纯水安全阀的结构参数,并对设计结果进行验证;研究阀口结构对发生气蚀几率的影响,对多种阀口结构进行了仿真分析,通过阀口结构优化,设计了抗气蚀能力强的液压支架纯水介质安全阀;根据液压支架安全阀性能检测要求,构建了安全阀实验台的整体方案,并设计了液压系统、测试系统的检测电路和人机交互界面。论文主要完成工作如下:（1）在分析研究了国内外纯水介质控制阀结构现状的基础上,结合液压支架安全阀实际工况,提出了设计纯水液压安全阀的技术要求与性能指标,研究确定了纯水液压安全阀的设计方案和结构参数。对设计参数进行了校核,并对其稳定性进行了分析,验证了设计的合理性。（2）针对于纯水液压安全阀中发生的气蚀问题,采用多级原则和分离原则,研究设计了 9种阀口结构;并对现有液压支架安全阀的阀口结构及新设计的9种阀口结构进行有限元分析,分析结果表明平板带倾角梯形结构具有良好的抗气蚀特性。（3）根据液压支架安全阀性能检测要求,确定了安全阀实验台的整体方案,并设计了液压系统,重点对检测系统的硬件电路进...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
负载压力缓慢变化示意图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文10图2.2负载压力快速变化示意图井下开采环境比较复杂，可能回采工作面上的覆岩层下降速度很小，也有可能很大，或者交替出现。当覆岩层下降速度小时，主要考验的是安全阀的保压能力和小流量启闭特性，属于静态工况。当覆岩层下降速度较快时，主要考验安全阀的大流量启闭特性，此时属于动态特性。液压支架中的安全阀主要有两个作用：一个是卸荷作用，当液压支架在支撑顶板时，当顶板出现的压力大于安全阀的调定压力时，安全阀要进行卸荷以保证液压支架不会被顶板压坏；第二个作用是保证液压系统中压力恒定，当安全阀进行卸荷之后，安全阀要在短时间内快速关闭，以保证液压系统的压力在调定压力的90%以上，防止立柱中压力不足而导致液压支架无法正常工作，导致安全事故发生。综上所述，设计安全阀时，所设计的安全阀必须满足以下要求[37]：（1）立柱安全阀需要具有良好的压力--流量特性，也就是静态特性，当顶板下降速度很慢、立柱安全阀中的流量很小时，立柱安全阀要具有很好的保压能力，保证液压支架的恒阻特性。（2）立柱安全阀要具有较好的动态特性，当外界载荷突然增大，顶板下降速度增大，立柱安全阀的流量瞬间增大，安全阀的稳定性、压力超调量、开启时间、稳定时间都有一定的要求，安全阀要实现快速的开启和关闭。（3）现在的立柱缸径已经到达了550mm，立柱安全阀要具有一定的溢流能力，因此在设计时需要设计大的额定流量来满足最大下沉速度的要求。（4）设计的立柱安全阀需要有一定的稳定性和可靠性，当顶板下降速度忽快忽慢时，要求安全阀能有可靠稳定的工作性能。在液压支架中常用弹簧式安全阀，弹簧式安全阀依靠压缩弹簧来平衡系统压力，使得安全阀密封，具有高灵敏度、安装方便、压力可调的优点?
2纯水液压安全阀的结构设计13g372.0VQdg（2.3）取Qg=500L/min，Vg=23m/s，代入公式得进出油口直径17.34mm，取整后为18mm。（2）阀座孔径D14~3.0mmdD1（2.4）式中的0.3~4mm取值主要考虑便于阀座拆装，在本设计中取3mm，所以阀孔取15.00mm。设计如图2.3所示。图2.3安全阀阀座（3）主阀芯直径D2主阀芯直径主要对整个阀的开启关闭特性，主要影响主阀芯上下侧面比A1/A2的大校根据经验一般取A1/A2=0.95~0.98（A1主要为主阀座孔径D1处面积，A2为主阀芯上侧面积）根据公称流量选取不同的值，公称流量越小，选取的比值越大。比值越大，溢流阀的开启性能越好。2112AADD（2.5）式中：D1为主阀座孔径，mm；A1为主阀座孔径D1处面积，4211DA，mm2；A2为主阀芯上侧面积，mm2。为了保证良好的密封性，取A1/A2=0.98，阀芯直径为14.64mm，取14.70mm。设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架纯水介质的技术研究[J]. 李东,王海军,牟东,刘文东. 煤矿机械. 2019(07)
[2]纯水液压系统在综采工作面应用中的关键技术研究[J]. 卢海承,韦文术,周如林,王伟. 煤矿机械. 2019(04)
[3]基于液动力的水压插装阀阀口优化仿真研究[J]. 韩明兴,刘银水,吴德发,谈怀江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]结构尺寸对二级节流阀空化流动特性的影响[J]. 刘秀梅,贺杰,龙正,李文华,李贝贝. 振动与冲击. 2015(23)
[5]液压传动领域的重要发展方向——纯水液压传动研究[J]. 代丽华. 机电信息. 2015(09)
[6]不同阀座半锥角条件下的锥阀阀口流场仿真[J]. 闵为,王峥嵘. 兰州理工大学学报. 2012(06)
[7]纯水对液压缸材料的腐蚀性研究[J]. 刘露,王亚平,刘金龙,周志丹. 液压与气动. 2012(07)
[8]液压传动的重要发展方向——纯水液压传动[J]. 白柳. 液压气动与密封. 2011(06)
[9]液压支架安全阀的安全可靠性研究[J]. 张新城,孟繁华,尚慧岭. 煤矿机械. 2010(01)
[10]FAD160/42型安全阀仿真模型的建立[J]. 王永强,周万春. 中国现代教育装备. 2008(08)
博士论文
[1]大流量快响应安全阀设计理论与动态试验方法[D]. 郭永昌.太原理工大学 2019
[2]高压大流量安全阀设计及实验系统研究[D]. 畅军亮.中国矿业大学 2015
[3]液压阀口空化机理及对系统的影响[D]. 杜学文.浙江大学 2008
[4]纯水液压控制阀关键技术研究[D]. 弓永军.浙江大学 2005
硕士论文
[1]煤矿水压三用阀阀芯摩擦副润滑与减磨机理研究[D]. 周大伟.安徽理工大学 2019
[2]水液压支架安全阀复合织构阀芯设计与分析[D]. 张敬敏.安徽理工大学 2019
[3]液压支架组合式安全阀的研究[D]. 张杰.西安科技大学 2019
[4]废乳化液再生利用技术的研究[D]. 费洪剑.大连交通大学 2018
[5]水压组合阀结构设计与仿真研究[D]. 魏本柱.安徽理工大学 2017
[6]大流量水压阀流场仿真分析[D]. 李俊.华中科技大学 2016
[7]板式液压支架设计研究[D]. 蒋欢.中国矿业大学 2016
[8]安全阀的动态特性仿真及流场分析[D]. 刘子川.西安科技大学 2015
[9]液压阀高速流场可视化测试系统开发[D]. 袁宝刚.浙江大学 2013
[10]基于纯水介质矿山大流量三用阀的关键技术研究[D]. 安平.安徽理工大学 2011
本文编号：3596780
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
负载压力缓慢变化示意图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文10图2.2负载压力快速变化示意图井下开采环境比较复杂，可能回采工作面上的覆岩层下降速度很小，也有可能很大，或者交替出现。当覆岩层下降速度小时，主要考验的是安全阀的保压能力和小流量启闭特性，属于静态工况。当覆岩层下降速度较快时，主要考验安全阀的大流量启闭特性，此时属于动态特性。液压支架中的安全阀主要有两个作用：一个是卸荷作用，当液压支架在支撑顶板时，当顶板出现的压力大于安全阀的调定压力时，安全阀要进行卸荷以保证液压支架不会被顶板压坏；第二个作用是保证液压系统中压力恒定，当安全阀进行卸荷之后，安全阀要在短时间内快速关闭，以保证液压系统的压力在调定压力的90%以上，防止立柱中压力不足而导致液压支架无法正常工作，导致安全事故发生。综上所述，设计安全阀时，所设计的安全阀必须满足以下要求[37]：（1）立柱安全阀需要具有良好的压力--流量特性，也就是静态特性，当顶板下降速度很慢、立柱安全阀中的流量很小时，立柱安全阀要具有很好的保压能力，保证液压支架的恒阻特性。（2）立柱安全阀要具有较好的动态特性，当外界载荷突然增大，顶板下降速度增大，立柱安全阀的流量瞬间增大，安全阀的稳定性、压力超调量、开启时间、稳定时间都有一定的要求，安全阀要实现快速的开启和关闭。（3）现在的立柱缸径已经到达了550mm，立柱安全阀要具有一定的溢流能力，因此在设计时需要设计大的额定流量来满足最大下沉速度的要求。（4）设计的立柱安全阀需要有一定的稳定性和可靠性，当顶板下降速度忽快忽慢时，要求安全阀能有可靠稳定的工作性能。在液压支架中常用弹簧式安全阀，弹簧式安全阀依靠压缩弹簧来平衡系统压力，使得安全阀密封，具有高灵敏度、安装方便、压力可调的优点?
2纯水液压安全阀的结构设计13g372.0VQdg（2.3）取Qg=500L/min，Vg=23m/s，代入公式得进出油口直径17.34mm，取整后为18mm。（2）阀座孔径D14~3.0mmdD1（2.4）式中的0.3~4mm取值主要考虑便于阀座拆装，在本设计中取3mm，所以阀孔取15.00mm。设计如图2.3所示。图2.3安全阀阀座（3）主阀芯直径D2主阀芯直径主要对整个阀的开启关闭特性，主要影响主阀芯上下侧面比A1/A2的大校根据经验一般取A1/A2=0.95~0.98（A1主要为主阀座孔径D1处面积，A2为主阀芯上侧面积）根据公称流量选取不同的值，公称流量越小，选取的比值越大。比值越大，溢流阀的开启性能越好。2112AADD（2.5）式中：D1为主阀座孔径，mm；A1为主阀座孔径D1处面积，4211DA，mm2；A2为主阀芯上侧面积，mm2。为了保证良好的密封性，取A1/A2=0.98，阀芯直径为14.64mm，取14.70mm。设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架纯水介质的技术研究[J]. 李东,王海军,牟东,刘文东. 煤矿机械. 2019(07)
[2]纯水液压系统在综采工作面应用中的关键技术研究[J]. 卢海承,韦文术,周如林,王伟. 煤矿机械. 2019(04)
[3]基于液动力的水压插装阀阀口优化仿真研究[J]. 韩明兴,刘银水,吴德发,谈怀江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]结构尺寸对二级节流阀空化流动特性的影响[J]. 刘秀梅,贺杰,龙正,李文华,李贝贝. 振动与冲击. 2015(23)
[5]液压传动领域的重要发展方向——纯水液压传动研究[J]. 代丽华. 机电信息. 2015(09)
[6]不同阀座半锥角条件下的锥阀阀口流场仿真[J]. 闵为,王峥嵘. 兰州理工大学学报. 2012(06)
[7]纯水对液压缸材料的腐蚀性研究[J]. 刘露,王亚平,刘金龙,周志丹. 液压与气动. 2012(07)
[8]液压传动的重要发展方向——纯水液压传动[J]. 白柳. 液压气动与密封. 2011(06)
[9]液压支架安全阀的安全可靠性研究[J]. 张新城,孟繁华,尚慧岭. 煤矿机械. 2010(01)
[10]FAD160/42型安全阀仿真模型的建立[J]. 王永强,周万春. 中国现代教育装备. 2008(08)
博士论文
[1]大流量快响应安全阀设计理论与动态试验方法[D]. 郭永昌.太原理工大学 2019
[2]高压大流量安全阀设计及实验系统研究[D]. 畅军亮.中国矿业大学 2015
[3]液压阀口空化机理及对系统的影响[D]. 杜学文.浙江大学 2008
[4]纯水液压控制阀关键技术研究[D]. 弓永军.浙江大学 2005
硕士论文
[1]煤矿水压三用阀阀芯摩擦副润滑与减磨机理研究[D]. 周大伟.安徽理工大学 2019
[2]水液压支架安全阀复合织构阀芯设计与分析[D]. 张敬敏.安徽理工大学 2019
[3]液压支架组合式安全阀的研究[D]. 张杰.西安科技大学 2019
[4]废乳化液再生利用技术的研究[D]. 费洪剑.大连交通大学 2018
[5]水压组合阀结构设计与仿真研究[D]. 魏本柱.安徽理工大学 2017
[6]大流量水压阀流场仿真分析[D]. 李俊.华中科技大学 2016
[7]板式液压支架设计研究[D]. 蒋欢.中国矿业大学 2016
[8]安全阀的动态特性仿真及流场分析[D]. 刘子川.西安科技大学 2015
[9]液压阀高速流场可视化测试系统开发[D]. 袁宝刚.浙江大学 2013
[10]基于纯水介质矿山大流量三用阀的关键技术研究[D]. 安平.安徽理工大学 2011
本文编号：3596780
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