大流量电液换向阀的动态特性及流场特性仿真.pdf

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1、III太原理工大学硕士研究生论文大流量电液换向阀的动态特性及流场特性仿真摘要液压支架是用于采煤工作面的重要支护设备，与采煤机和刮板输送机配套使用，共同实现现代化煤矿综采工作。为了提高产量，现代综采技术开始采用大功率采煤机和大运量刮板输送机，为充分发挥其工作效率，有必要提高与之配套使用的液压支架的移架速度，从而缩短支护作业时间，最终实现高产高效的综采要求；随着采高的增加，支柱的直径和高度也随之相应增加，目前的大流量电液换向阀，额定流量只有400l/min，因此不能满足快速移架、缩短支护作业时间的要求。因此，支架需向高压大流量和电液控制方向发展，才能适应现代化煤矿综采

2、的要求。本文设计了一款大流量电液换向阀，额定流量为1000l/min，额定压力为31.5MPa，并分析了其结构特点和换向原理，通过研究阀芯的受力情况，得出其换向过程的数学模型和结构参数，再运用系统建模动态仿真软件AMESim对电液换向阀系统进行动态特性仿真，然后运用ANSYS-workbench软件对换向阀的关键元件进行力学仿真，接着借助流体仿真软件Fluent对阀体内部流场进行仿真，最后对所设计阀的性能进行了测试。利用AMESim软件对换向阀工作系统进行仿真，获得了阀出口压力与出口流量等动态特性。研究结果表明：阀芯启动用时0.9s，并且运动平稳，动态特性良好。另

3、外，针对影响换向阀动态特性的其它结构参数，如阀芯行程、弹簧预压力等，选择最佳取值。III太原理工大学硕士研究生论文运用ANSYS-workbench软件对换向阀的关键部件进行有限元分析，针对阀芯开启和关闭两种工况，校核了各关键部件的强度，并发现在阀芯径向过液孔处产生了最大应力，最后对该结构进行了优化处理。利用计算流体力学软件Fluent模拟了该换向阀内部流场，得到了阀体内部流道的流场特性。结果表明：随着阀芯开启位移的增大，流场中漩涡强度和覆盖区域减小，进油口速度减小，最大速度区域出现在阀口下游位置。利用大流量阀试验台对所设计的换向阀进行了测试。试验结果表明：在流量

4、为750l/min的试验条件下，阀芯在1s内能够完成开启和关闭动作，工作可靠、动作灵活，动态特性指标符合设计要求；在试验压力为4MPa，31.5MPa时，均表现出良好的密封性能，实现了研制目标。为以后同类阀的研制奠定了一定的基础。关键词：电液换向阀，动态特性，AMESim仿真，动力学仿真，流场仿真IV太原理工大学硕士研究生论文SIMULATIONONDYNAMICANDFLOWFIELDCHARACTERISTICSOFLARGEFLOWELECTRO-HYDRAULICDIRECTIONALVALVEABSTRACTHydraulicsupportistheim

5、portantsupportingdeviceusedincoalminingface,withthecoalwinningmachineandscraperconveyor,achievemodernizationcoalminefullymechanizedworkingtogether.Inordertoimprovetheproduction,modernfullymechanizedtechnologyadoptedhigh-powershearerandlargecapacityofscraperconveyor,togivefullplaytoits

6、efficiency,itisnecessarytoimproveandsupportingtheuseofhydraulicsupportmovingspeed,supportingoperationtoshortenthetimeandachievehighproductionandefficiencyoffullymechanizedrequirements;Withtheincreaseofminingheightarebroken,thediameterofthepillarsandheightalsoincreasesaccordingly,thela

7、rgeflowelectro-hydraulicdirectionalcontrolvalve,ratedflowonly400l/min,socan'tmeettherequirementoffastmovingframesupportingoperation,shortenthetime.Bracket,therefore,needtodevelopinthedirectionofhighpressurelargeflowandtheelectro-hydrauliccontrol,toadapttotherequirementofmoderncoalmine

8、fully