针对液压支架大流量安全阀动态特性仿真

《针对液压支架大流量安全阀动态特性仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第162期)机械工程与自动化No．52010年10月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATION0ct．文章编号：1672—6413(2010)05—0004—03液压支架大流量安全阀动态特性仿真焦黎栋，廉自生(太原理工大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：介绍了支架大流量安全阀的工作原理和结构特点，采用功率键合图法和状态空间法建立安全阀系统动态特性的数学模型以及仿真模型，利用Simulink对其动态特性进行了数字仿真分析，得出了在顶板快速下沉时，该阀的阀口

2、压力及流量曲线和阀芯的位移及速度曲线。通过分析仿真结果可知，适当增加弹簧的刚度，可提高闽的灵敏度，减小阀芯的振荡，实现大流量安全阀的动态特性优化。关键词：功率键合图；大流量安全阀；动态特性；仿真中图分类号：TD355．4：TH134文献标识码：A1大流量安全阀工作原理及结构特点以选择功率键合图法和状态空间法建立系统的数学模图1为立柱安全阀在液压支架系统中的简化回型。在建模过程中考虑因素过多往往会导致系统过于路。在井下采煤过程中，由于采煤工艺引起的地质条复杂，必然会出现刚性方程，造成系统的一阶微分方件的变化，会使岩石层顶板作用在支架

3、顶梁上的压力程组无解，所以在绘制键合图时，只考虑影响动态性突然增大，并超过支架的工作阻力，由于液控单向阀能的主要因素，把一些对系统动态特性影响很小的因的闭锁功能，这时立柱下腔的压力会迅速升高，当压素忽略不计(如乳化液的质量、压缩性等)。力超过安全阀的调定压力时，高压乳化液顶开安全阀卜的阀芯，下腔的乳化液经安全阀溢出、卸载，起到了)保护支架系统的作用。顶板来压时的下沉速度和立柱的直径决定了系统中所需安全阀的流量，目前国内液【V／／／／／／／／／／／／／~压支架用的安全阀的额定流量大多数比较小，而新型图2安全阀阀芯结构简图大流量安全阀

4、的设计流量高达1500L／min，直径达到在研究系统的动态特性时，可以认为：由支架立了~P13mm，溢流液孔为4排孔，安全阀阀芯结构简图柱进入安全阀的液体为一个流源S，；弹簧预紧力为一见图2。分析该阀的动态性能对保证支架系统具有良个力源S；立柱和阀芯内容腔的液容C+阍和弹簧的好的工作性能是很有必要的。柔度C弹为两个容性元件；阀芯和弹簧的质量阀+弹为惯性元件；立柱和阀芯的泄漏液阻R立+闽、液体通过溢流孔的液阻R阀、液体通过阻尼孔的液阻R阻尼孔、阀芯O上密封圈与阀套之间的库仑摩擦阻力F阻和阀芯与阀P套之间的粘性摩擦阻力F粘阻为阻性元件

5、。根据系统的功率流程，绘制系统的功率键合图，如图3所示。其中，q为立柱进入安全阀的流量；g。为乳化液膨胀和图1安全阀在液压支架系统中的简化回路压缩所储存的流量；q。为立柱和阀芯腔泄漏引起的流2建立安全阀系统的数学模型量；q为安全阀溢流口流出的流量；P。、、。、分2．1建立系统的功率键合图别为流量q、g。、g。、q所对应的压力；q为经安全阀该系统为典型的多输入、多输出的非线性系统，所口进入的流量；q。为进入阻尼孔后的流量；q为进人*国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2007BAB13B01)收稿13期：2010一O4—3O作者简介

6、：焦黎栋(1985一)，男，山西介休人，在读硕士研究生，研究方向为矿山机电液一体化。学兔兔www.xuetutu.com2010年第5期焦黎栋，等：液压支架大流量安全阀动态特性仿真·5·阀芯内空腔的流量；P、P、P分别为流量qs、q、q密封圈与阀套之间的库仑摩擦阻力；F。为阀芯与阀套所对应的压力；F。为q所具有的压力户转换成作用之间的粘性摩擦阻力；。、V1。、1l、12、V13分别为F。、在阀芯上能够推动阀芯动作的力；。为在F。作用下F。、F、F、F。所产生的速度；X。为阀芯的位移；阀芯的运动速度；F。为弹簧的预紧力；Fo为弹簧的

7、弹TF为能量转换器。性力；F为使阀芯产生加速度的惯性力；F：为阀芯上飓+图3大流量安全阀系统的功率键合图2．2由功率键合图建立系统的状态方程乳化液的密度；C为流量系数；为密封圈的个数；f由于状态方程是一个一阶微分方程组，其各状态为摩擦因数；d密为密封圈断面直径；D阎套为阀套直径变量间具有导数关系，而功率键合图中只有惯性元乳为乳化液的动力粘度；D阀芯为阀芯的直径；L接触为和容性元C各自两个变量间有导数和积分的关系，所阀芯与阀体有效接触长度；C阀为阀芯与阀体配合间以，元和C元的自变量的积分必然就是状态方程的隙；X搭台量为安全阀不产生溢

8、流时阀芯位移的范围。状态变量。根据上述功率键合图，这些自变量共有33建立安全阀系统的仿真模型个，即q：、。、F它们的积分就是状态变量：、。、根据上述状态方程，在MATIAB／Simulink环境P。其中，为立柱和阀芯内容腔膨胀压缩需补充的下建立仿真