本文以液壓支架中純水介質(zhì)安全閥作為研究對象,采用理論分析,參數(shù)設(shè)計、有限元仿真等方法,對其進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。論文設(shè)計了純水安全閥的結(jié)構(gòu)參數(shù),并對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證;研究閥口結(jié)構(gòu)對發(fā)生氣蝕幾率的影響,對多種閥口結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析,通過閥口結(jié)構(gòu)優(yōu)化,設(shè)計了抗氣蝕能力強(qiáng)的液壓支架純水介質(zhì)安全閥;根據(jù)液壓支架安全閥性能檢測要求,構(gòu)建了安全閥實(shí)驗(yàn)臺的整體方案,并設(shè)計了液壓系統(tǒng)、測試系統(tǒng)的檢測電路和人機(jī)交互界面。論文主要完成工作如下:（1）在分析研究了國內(nèi)外純水介質(zhì)控制閥結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合液壓支架安全閥實(shí)際工況,提出了設(shè)計純水液壓安全閥的技術(shù)要求與性能指標(biāo),研究確定了純水液壓安全閥的設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)參數(shù)。對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了校核,并對其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了設(shè)計的合理性。（2）針對于純水液壓安全閥中發(fā)生的氣蝕問題,采用多級原則和分離原則,研究設(shè)計了 9種閥口結(jié)構(gòu);并對現(xiàn)有液壓支架安全閥的閥口結(jié)構(gòu)及新設(shè)計的9種閥口結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,分析結(jié)果表明平板帶傾角梯形結(jié)構(gòu)具有良好的抗氣蝕特性。（3）根據(jù)液壓支架安全閥性能檢測要求,確定了安全閥實(shí)驗(yàn)臺的整體方案,并設(shè)計了液壓系統(tǒng),重點(diǎn)對檢測系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

負(fù)載壓力緩慢變化示意圖

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文10圖2.2負(fù)載壓力快速變化示意圖井下開采環(huán)境比較復(fù)雜，可能回采工作面上的覆巖層下降速度很小，也有可能很大，或者交替出現(xiàn)。當(dāng)覆巖層下降速度小時，主要考驗(yàn)的是安全閥的保壓能力和小流量啟閉特性，屬于靜態(tài)工況。當(dāng)覆巖層下降速度較快時，主要考驗(yàn)安全閥的大流量啟閉特性，此時屬于動態(tài)特性。液壓支架中的安全閥主要有兩個作用：一個是卸荷作用，當(dāng)液壓支架在支撐頂板時，當(dāng)頂板出現(xiàn)的壓力大于安全閥的調(diào)定壓力時，安全閥要進(jìn)行卸荷以保證液壓支架不會被頂板壓壞；第二個作用是保證液壓系統(tǒng)中壓力恒定，當(dāng)安全閥進(jìn)行卸荷之后，安全閥要在短時間內(nèi)快速關(guān)閉，以保證液壓系統(tǒng)的壓力在調(diào)定壓力的90%以上，防止立柱中壓力不足而導(dǎo)致液壓支架無法正常工作，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。綜上所述，設(shè)計安全閥時，所設(shè)計的安全閥必須滿足以下要求[37]：（1）立柱安全閥需要具有良好的壓力--流量特性，也就是靜態(tài)特性，當(dāng)頂板下降速度很慢、立柱安全閥中的流量很小時，立柱安全閥要具有很好的保壓能力，保證液壓支架的恒阻特性。（2）立柱安全閥要具有較好的動態(tài)特性，當(dāng)外界載荷突然增大，頂板下降速度增大，立柱安全閥的流量瞬間增大，安全閥的穩(wěn)定性、壓力超調(diào)量、開啟時間、穩(wěn)定時間都有一定的要求，安全閥要實(shí)現(xiàn)快速的開啟和關(guān)閉。（3）現(xiàn)在的立柱缸徑已經(jīng)到達(dá)了550mm，立柱安全閥要具有一定的溢流能力，因此在設(shè)計時需要設(shè)計大的額定流量來滿足最大下沉速度的要求。（4）設(shè)計的立柱安全閥需要有一定的穩(wěn)定性和可靠性，當(dāng)頂板下降速度忽快忽慢時，要求安全閥能有可靠穩(wěn)定的工作性能。在液壓支架中常用彈簧式安全閥，彈簧式安全閥依靠壓縮彈簧來平衡系統(tǒng)壓力，使得安全閥密封，具有高靈敏度、安裝方便、壓力可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)?

2純水液壓安全閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計13g372.0VQdg（2.3）取Qg=500L/min，Vg=23m/s，代入公式得進(jìn)出油口直徑17.34mm，取整后為18mm。（2）閥座孔徑D14~3.0mmdD1（2.4）式中的0.3~4mm取值主要考慮便于閥座拆裝，在本設(shè)計中取3mm，所以閥孔取15.00mm。設(shè)計如圖2.3所示。圖2.3安全閥閥座（3）主閥芯直徑D2主閥芯直徑主要對整個閥的開啟關(guān)閉特性，主要影響主閥芯上下側(cè)面比A1/A2的大校根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取A1/A2=0.95~0.98（A1主要為主閥座孔徑D1處面積，A2為主閥芯上側(cè)面積）根據(jù)公稱流量選取不同的值，公稱流量越小，選取的比值越大。比值越大，溢流閥的開啟性能越好。2112AADD（2.5）式中：D1為主閥座孔徑，mm；A1為主閥座孔徑D1處面積，4211DA，mm2；A2為主閥芯上側(cè)面積，mm2。為了保證良好的密封性，取A1/A2=0.98，閥芯直徑為14.64mm，取14.70mm。設(shè)計

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本文編號：3596780