本文關鍵詞：主閥芯面積對高壓脈動水錘裝置峰值壓力的影響

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【摘要】：高壓脈動水錘裝置被用來進行煤層注水時水錘沖擊產(chǎn)生的交變應力作用到煤層,可以擴大、連通孔隙,那么脈動壓力的峰值越高對煤層注水越有利,則增大峰壓十分必要。本文先分析高壓脈動水錘壓力沖擊波的激發(fā)原理,再分析壓力波的傳播過程,建立高壓脈動水錘的數(shù)學模型,對柱塞組件在沖擊過程中的受力以及運動情況進行分析,并對主閥門打開后低壓腔內(nèi)液體流動進行了分析,最終建立高壓脈動水錘運動微分方程,并得出通解,通過設置參數(shù),進行數(shù)值計算,得出隨著主閥芯面積、閥芯外套與主彈簧座所形成的環(huán)形通道面積的增加,峰壓均呈增長并漸趨平穩(wěn)趨勢,這是由于環(huán)形通道面積的增加與主閥芯面積的增加均擴大了水體從低壓腔出來后的放水通道面積,減小節(jié)流面積,只是擴大的位置不同,定性分析其對峰壓的影響規(guī)律是一致的。接著本文進行了實驗研究,搭建實驗臺,為了節(jié)省時間與簡化實驗,并沒有直接改變主閥芯面積,而是通過在閥芯外套上添加不同面積墊片來改變環(huán)形通道面積,在不同供水壓力情況下,分別做了四組實驗,分別采集高壓缸出口處、管路末端的瞬態(tài)壓力以及位移數(shù)據(jù),將墊片面積換算為對應的環(huán)形通道面積,根據(jù)實驗參數(shù)設置計算參數(shù),然后進行數(shù)值計算,經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)計算數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)基本吻合,誤差在可接受范圍內(nèi),驗證了理論計算的正確性,分析出不同供水壓力下峰壓均是隨著主閥芯面積的增加而增大并趨于平穩(wěn),與理論分析一致,并總結出壓力在盲端的反射規(guī)律,即形成的反射波與入射波的性質(zhì)相同,反射點處的壓力是入射波與反射波的線性疊加。最后根據(jù)主閥芯面積對高壓脈動水錘峰壓的影響規(guī)律對裝置進行優(yōu)化改進,提出兩個措施:(1)省去主彈簧座,低壓腔內(nèi)的水從主閥門和閥芯外套出流孔流出后直接排入大氣,減小背壓,增加放水通道面積;(2)沿低壓缸圓周均布六個電磁閥,蓄能時電磁閥關閉,達到一定觸發(fā)位置,電磁閥打開,低壓缸卸壓,活塞沖擊高壓缸里的水體,泄流速度加快,輸出壓力升高。
【關鍵詞】：高壓脈動水錘裝置 主閥芯面積 峰壓 計算 實驗研究 優(yōu)化改進
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-27
• 1.1 課題背景18-21
• 1.2 新型注水裝置簡介21-23
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 本課題的意義25-26
• 1.5 主要研究內(nèi)容26
• 1.6 本章小結26-27
• 2 壓力沖擊波的傳播分析27-34
• 2.1 脈沖壓力波激發(fā)機理27-30
• 2.2 壓力沖擊波傳播過程分析30-31
• 2.3 壓力沖擊波的傳播速度31-33
• 2.4 本章小結33-34
• 3 主閥芯面積影響水錘峰壓的基本理論34-48
• 3.1 水錘靜壓力34-36
• 3.2 水錘的沖擊壓力36-37
• 3.3 低壓腔內(nèi)液體流動及活塞受力分析37-38
• 3.4 柱塞組件運動分析38-40
• 3.5 水錘運動微分方程的數(shù)值解法40-41
• 3.6 峰值壓力的影響因素41-42
• 3.7 主閥芯面積對峰值壓力影響的數(shù)值計算結果42-47
• 3.8 本章小結47-48
• 4 主閥芯面積影響脈沖壓力波峰壓的實驗研究48-78
• 4.1 實驗目的48-49
• 4.2 實驗臺介紹49-52
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)和方式52-56
• 4.4 實驗步驟56-57
• 4.5 實驗數(shù)據(jù)處理和分析57-58
• 4.6 主閥芯面積對壓力峰值及速度數(shù)據(jù)的影響及其分析58-77
• 4.7 本章小結77-78
• 5 高壓脈動水錘裝置優(yōu)化改進78-81
• 5.1 高壓脈動水錘裝置優(yōu)化措施78-80
• 5.2 本章小結80-81
• 6 總結與展望81-84
• 6.1 主要結論81-82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻84-89
• 作者簡歷89-91
• 學位論文數(shù)據(jù)集91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 韓晉平;王洋;趙Pr;關明;;煤層注水研究現(xiàn)狀及影響因素分析[J];科技創(chuàng)新導報;2010年03期

2 張延松;煤層注水非線性滲流方程的解析解及應用[J];應用數(shù)學和力學;1995年11期

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本文編號：599316