版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、傳統(tǒng)單體液壓支柱及其三用閥以乳化液為工作介質(zhì),嚴重污染地下水資源,且乳化液易變質(zhì),影響工人工作環(huán)境和身心健康。此外,配置乳化液還需消耗大量化學(xué)合成劑及勞動力,使用成本高。隨著人們對環(huán)境保護及生產(chǎn)安全的日益重視,各國都制定相關(guān)法律法規(guī),鼓勵煤礦支護裝備向安全、環(huán)保的方向發(fā)展。水具有安全環(huán)保、價格低廉、來源廣泛等優(yōu)點,水液壓技術(shù)在煤礦領(lǐng)域的普及應(yīng)用是煤礦支護裝備發(fā)展的重要方向之一。同時三用閥是單體液壓支柱水壓化的核心部件,其潤滑、磨損、氣蝕
2、等關(guān)鍵問題,也是其它煤礦液壓設(shè)備水壓化面臨的共性問題。論文以單體支柱的核心元件水壓三用閥為研究載體,設(shè)計了一種基于微造型閥芯及異形閥腔的水壓三用閥新結(jié)構(gòu),使用水替代乳化液為工作介質(zhì)。重點研究了改善水壓三用閥的潤滑、磨損及氣蝕等關(guān)鍵問題的方法和途徑。研究成果可為水壓三用閥的實用化奠定理論和試驗基礎(chǔ)。論文的主要研究工作及結(jié)論如下:
1.提出了微造型閥芯新結(jié)構(gòu),以改善水壓三用閥閥芯的潤滑及磨損特性。建立了復(fù)雜工況下微造型閥芯導(dǎo)向段和
3、密封段的動壓潤滑模型,研究了閥芯微造型區(qū)域恒定條件及閥芯密封區(qū)域不確定條件下的微造型閥芯動壓潤滑和減磨機理。
結(jié)果表明:
(1)合適的微造型閥芯能產(chǎn)生良好的動壓潤滑效果,微造型區(qū)域的閥芯表面壓力大于閥套表面的壓力,壁面間壓力分布不均勻。
(2)閥芯微造型的徑寬比B應(yīng)取較小值,而深厚比D在低雷諾數(shù)或B>0.2的情況下應(yīng)取較小值,在徑寬比B=0.2及高雷諾數(shù)的情況下應(yīng)取較大值,最佳值在D=1.4附近,且雷諾數(shù)越
4、高,則慣性承載和空化承載效應(yīng)越強。
(3)除三角形外,各形貌均能夠產(chǎn)生動壓效果,且球冠形具有較小的剪切摩擦力和泄漏量。直線楔形可增大核心區(qū)壓力,夾角形將導(dǎo)致核心區(qū)收縮,直角楔過渡有助于增大核心區(qū)的最大正壓和最大負壓,且在相同面積率下增大正負壓影響區(qū)面積比有助增加動壓承載力。
(4)閥芯密封區(qū)域不確定條件下的潤滑機理研究表明,疊合量大于2.5mm時隨疊合量減小,閥芯表面的總承載力增加,剪切摩擦力基本不變,閥芯表面綜合摩
5、擦作用減弱。
2.開展了水介質(zhì)環(huán)境及干摩擦工況下微造型摩擦副的摩擦和磨損試驗,驗證了理論分析的可靠性。結(jié)果表明:摩擦系數(shù)隨載荷減小呈增大趨勢,且微造型有助于摩擦副在較低轉(zhuǎn)速下進入流體潤滑區(qū),擴大了流體潤滑范圍。進一步研究表明合理的微造型結(jié)構(gòu)才具有減磨效果,摩擦系數(shù)隨微造型直徑及面積率的增大先減后增,隨微造型深度的增大漸增大,最佳的微造型直徑、深度及面積率分別為300μm、40μm和10%,且摩擦系數(shù)與磨損質(zhì)量正相關(guān)。干磨時光滑
6、下試環(huán)產(chǎn)生嚴重黏著和磨粒磨損,而微造型試片僅發(fā)生磨粒磨損,且磨損狀況明顯好轉(zhuǎn)。從磨痕來看,微造型試片的磨痕相對于光滑試片尺寸小,深度淺,分布區(qū)域性強,微坑間圓周方向上磨痕少,進一步證明微造型具有減磨的重要功能。
3.提出了通過異形閥腔改善氣蝕破壞的新方法。建立了異形閥腔CFD模型,優(yōu)化了閥腔結(jié)構(gòu),研究了氣蝕轉(zhuǎn)移及削減的方法。結(jié)果表明:二級節(jié)流的抗氣蝕能力強,氣穴主要出現(xiàn)于閥口及節(jié)流口2下游閥腔渦旋的中心。渦旋回流有助于填補流體
7、與閥套壁面分離產(chǎn)生的負壓空間,并擠壓閥口來流,抑制來流與壁面分離,迫使來流附壁流動,抑制閥芯壁面氣穴發(fā)生。此外,高壓引流結(jié)構(gòu)的引入能進一步減緩閥口氣蝕,且引流槽的抗氣蝕性能優(yōu)于引流孔結(jié)構(gòu)。最終,針對閥口夾角分別取15°、30°和45°三種情況,優(yōu)化得到三組最佳的閥腔結(jié)構(gòu)和參數(shù)。
4.提出了基于微造型閥芯及異形閥腔的水壓三用閥新結(jié)構(gòu)。研究了沖擊載荷作用下的系統(tǒng)動態(tài)特性,對影響三用閥性能的主要參數(shù)進行了單因素和多因素分析,確定了三
8、用閥組件的結(jié)構(gòu)尺寸與支護系統(tǒng)性能參數(shù)間的響應(yīng)關(guān)系,并優(yōu)化了最佳的因素與水平組合。結(jié)果表明:閥腔閉死容積(E因子)對支柱的壓力和位移特性無影響,而減小阻尼孔直徑(A因子)、閥口閉合量(B因子)、閥芯等效阻尼(D因子)及增大阻尼腔閉死容積(C因子)均能改善支柱的壓力和位移特性。出現(xiàn)下沉位移較大值和峰值壓力較小值的因子和水平基本一致。因子顯著性由強至若依次為C、A、D和B因子,且一般在A、D因子低水平,C因子高水平時系統(tǒng)動態(tài)性能好,優(yōu)化得到最
9、優(yōu)組合為A1B1C3D1(E)。
5.針對閥芯表面的微造型加工,搭建了微造型微鉆電解復(fù)合加工平臺,并研究了微造型微鉆電解復(fù)合加工工藝。結(jié)果表明:采用鈍化性電解液,增加陰極轉(zhuǎn)速及降低進給速度有助于提高加工精度,提高電解液濃度及電解電壓有助于提高加工效率,但不利于降低雜散腐蝕。加工產(chǎn)生的氣泡形態(tài)及電流穩(wěn)定性與電解精度和效率具有關(guān)聯(lián)性,電流穩(wěn)定,氣泡數(shù)目多、體積小、分布均勻,則加工質(zhì)量好,電解效率高。最終通過對比,選取NaNO3電解
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
評論
0/150
提交評論