大流量電液換向閥的動(dòng)態(tài)特性及流場特性仿真.pdf

1、液壓支架是用于采煤工作面的重要支護(hù)設(shè)備，與采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)配套使用，共同實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化煤礦綜采工作。為了提高產(chǎn)量，現(xiàn)代綜采技術(shù)開始采用大功率采煤機(jī)和大運(yùn)量刮板輸送機(jī)，為充分發(fā)揮其工作效率，有必要提高與之配套使用的液壓支架的移架速度，從而縮短支護(hù)作業(yè)時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的綜采要求；隨著采高的增加，支柱的直徑和高度也隨之相應(yīng)增加，目前的大流量電液換向閥，額定流量只有400l/min，因此不能滿足快速移架、縮短支護(hù)作業(yè)時(shí)間的要求。因此，支架需

2、向高壓大流量和電液控制方向發(fā)展，才能適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦綜采的要求。
　　本文設(shè)計(jì)了一款大流量電液換向閥，額定流量為1000l/min，額定壓力為31.5MPa，并分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和換向原理，通過研究閥芯的受力情況，得出其換向過程的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)參數(shù)，再運(yùn)用系統(tǒng)建模動(dòng)態(tài)仿真軟件AMESim對電液換向閥系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性仿真，然后運(yùn)用ANSYS-workbench軟件對換向閥的關(guān)鍵元件進(jìn)行力學(xué)仿真，接著借助流體仿真軟件Fluent對閥體內(nèi)部

3、流場進(jìn)行仿真，最后對所設(shè)計(jì)閥的性能進(jìn)行了測試。
　　利用AMESim軟件對換向閥工作系統(tǒng)進(jìn)行仿真，獲得了閥出口壓力與出口流量等動(dòng)態(tài)特性。研究結(jié)果表明：閥芯啟動(dòng)用時(shí)0.9s，并且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)特性良好。另外，針對影響換向閥動(dòng)態(tài)特性的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)，如閥芯行程、彈簧預(yù)壓力等，選擇最佳取值。
　　運(yùn)用ANSYS-workbench軟件對換向閥的關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析，針對閥芯開啟和關(guān)閉兩種工況，校核了各關(guān)鍵部件的強(qiáng)度，并發(fā)現(xiàn)在閥芯徑

4、向過液孔處產(chǎn)生了最大應(yīng)力，最后對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化處理。
　　利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent模擬了該換向閥內(nèi)部流場，得到了閥體內(nèi)部流道的流場特性。結(jié)果表明：隨著閥芯開啟位移的增大，流場中漩渦強(qiáng)度和覆蓋區(qū)域減小，進(jìn)油口速度減小，最大速度區(qū)域出現(xiàn)在閥口下游位置。
　　利用大流量閥試驗(yàn)臺(tái)對所設(shè)計(jì)的換向閥進(jìn)行了測試。試驗(yàn)結(jié)果表明：在流量為750l/min的試驗(yàn)條件下，閥芯在1s內(nèi)能夠完成開啟和關(guān)閉動(dòng)作，工作可靠、動(dòng)作靈活，動(dòng)態(tài)特性指