液压支架电磁先导阀稳定性的仿真研究.pdf

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1、·38·煤矿机电2013年第4期液压支架电磁先导阀稳定性的仿真研究孟传明(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：介绍电磁先导阀的工作原理，并根据流体动力学理论，利用计算流体动力学(CFD)仿真软件中的GAMBIT对阀的仿真模型进行网格划分，模拟水在阀内的流动过程。得出阀内压力的分布云图、流场轨迹和节流口流速分布曲线，为验证先导阀的稳定性和结构优化提供了依据。关键词：液压支架；电磁先导阀；流体力学分析；仿真研究中图分类号：TD353+．4文献标识码：B文章编号：1001—0874(2013)04—0038—03SimulationStudyonStabilityofS

2、olenoidPilotValveforHydraulicSupportMengChuanming(CoalMining＆DesignBranch，TiandiScienceandTechnolo射"Co．，Ltd．，Beijing100013，China)Abstract：Describestheworkingprincipleofthesolenoidpilotvalve(SPV)．Basedonthefluiddynamicstheory，usingthemodelGAMBITofCFD(ComputationalFluidDynamics)simulationsoftware，c

3、arriesoutmeshesonthevalvemodel，simulatestheflowofwaterinthevalvemodel．Gainesthecloudfigureofpressuredistribution，andfiguresofthrottleflowvelocityandtrajectory．ThestudyprovidesabasisforverifyingthestabilityofSPVanditsstructuraloptimization．Keywords：hydraulicsupport；solenoidpilotvalve；fluidmechanic

4、sanalysis；simulationstudy0引言1电磁先导阀工作原理采用电液控制系统能提高液压支架的工作速度和自动化程度，从而减轻工人劳动量，提高效率，实现高产高效。支架电液控制是煤矿采煤工作面高新技术的重要标志’卜2。上世纪70年代英国煤炭局首先研制，澳大利亚最先应用电子控制液压支架于长壁综采工作面。德国于上世纪80年代初开始发展液压支架的电液控制系统，先后研制出Panermatic．E、Panermatic．S。、PM2、PM3等电液系统。目前，国内从事支架电液控制系统研究的主要有北京天地玛珂电液控制系统有限公司、山西平阳广日机电有限公司等，天地玛珂的SAC型支架系统较为成熟

5、。本文研究电磁先导阀的流场特性，为验证先导阀的稳定性和结构优化提供理论依据。电磁先导阀的结构见图1所示。7651I、2一嘲mm㈣l_i：廷登处：3一进澉口：4一回液II：5一高压口；6一阀芯；7一推杆；8一顶块图1电磁先导阀结构简图电磁先导阀将电控系统的电信号转化为液压信号，驱动主控单元中相应的阀芯，实现对执行元件的精确控制[34Z。电磁先导阀的工作原理见图2。未接通电源时，先导阀处于左位，进液口A与回液口0相通；电源接通后，先导阀处于右位，进液口A与高压VIP相通，先导阀输出的高压油使主控阀的高压2013年第4期煤矿机电．39．昙皇篓鎏鋈呈蓑通，推动主阀阀芯换向，控制执行元4仿真结果分

6、析件完成相应动作。。⋯8”1”⋯”。阀图2先导阀控制主阀驱动回路2仿真模型的建立由于先导阀的内部流场关于平面对称，故对其二维模型进行流场仿真(图3)。为了提高计算速度，忽略阀腔内倒角、圆角等结构细节。

7、

8、矗图3先导阀网格模型由前处理软件GAMBIT划分网格，选用四边形网格单元，非结构化网格类型。为了提高模拟精度，加大网格模型划分密度，尤其是壁面流体速度和压力梯度变化强烈区域，进行局部网格加密处理。5。选用二维双精度求解器，采用k-epsilon方程求解以提高求解的精度。3边界条件1)流体为二维定常不可压缩黏性流动及k一占湍流模型。2)设定进油口压力为28MPa，出油口压力为22MPa。3

9、)为便于分析比较壁面所受压力系数，阀体和阀芯的壁面边界全部设置为wall。设置残差迭代误差数量级为10一，以确保计算收敛及可靠性。仿真得到阀在开口量x=0．2mm时，阀内压力场分部云图及节流口处速度矢量图等(图4)．280E+07276E+07273E+07269E+07266E+07262E+07259E+07255E+07252E+07248E+07245E+0724lE+07238E+07234E+0723lE+07227E+