手動(dòng)先導(dǎo)換向閥的動(dòng)態(tài)特性仿真與流場(chǎng)分析.pdf

1、液壓支架是綜采工作面支護(hù)設(shè)備，它的主要作用是支護(hù)采場(chǎng)頂板，維護(hù)安全作業(yè)空間，推移工作面采運(yùn)設(shè)備，是煤炭綜合自動(dòng)化開(kāi)采不可或缺的重要設(shè)備。手動(dòng)先導(dǎo)閥控制系統(tǒng)是其核心元件之一。由于許多綜采工作面工作環(huán)境惡劣，手動(dòng)先導(dǎo)閥由于其密封性好、過(guò)流能力強(qiáng)、響應(yīng)快、抗污染能力強(qiáng)，逐漸獲得廣泛應(yīng)用。
　　 而先導(dǎo)閥控制系統(tǒng)存在許多問(wèn)題，如先導(dǎo)閥和主控閥管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油液流經(jīng)這些管道時(shí)，由于流道的突然擴(kuò)張和收縮，油液這些復(fù)雜的區(qū)域?qū)?huì)產(chǎn)生回流、漩渦

2、、脫壁和振動(dòng)等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象將導(dǎo)致油液能量的損失，使乳油液溫度升高，加劇閥的氣蝕，振動(dòng)和噪聲，降低了閥的壽命。在不增大閥的外形尺寸的同時(shí)，如何減少并消除這些影響，提高閥的過(guò)流能力和換向能力，減小閥的壓力損失，是各個(gè)生產(chǎn)廠家需要解決的主要問(wèn)題，也是高?？蒲械姆较?。
　　 根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究的方法來(lái)看，計(jì)算機(jī)仿真是一種高效、省時(shí)的研究方法，因此本文利用AMESim多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真和Fluent流體動(dòng)力學(xué)分析軟件，對(duì)先導(dǎo)閥和主閥

3、的系統(tǒng)及其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了仿真。通過(guò)在AMESim軟件平臺(tái)上，搭建了手動(dòng)先導(dǎo)控制系統(tǒng)仿真模型，從影響手動(dòng)先導(dǎo)換向閥的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了仿真對(duì)比分析，包括先導(dǎo)閥節(jié)流口、主閥芯阻尼孔和主閥芯錐角對(duì)閥系統(tǒng)的性能影響進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:先導(dǎo)閥和主閥芯節(jié)流孔隨著開(kāi)口度的增大，閥芯的響應(yīng)時(shí)間越來(lái)越短，閥芯的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)加快，閥芯振蕩幅度越來(lái)越大，會(huì)加劇閥芯的碰撞;當(dāng)主閥芯的錐角為15°時(shí)，主閥芯位移最小，過(guò)流截面積最小，流量最小，隨著閥芯錐角的增

4、大，閥芯的運(yùn)動(dòng)速度變大，閥芯關(guān)閉時(shí)的碰撞增大。
　　 利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)手動(dòng)先導(dǎo)閥及主閥的流場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算分析。主要分析了先導(dǎo)閥及主閥內(nèi)部容易產(chǎn)生漩渦和氣穴的地方，得出了流場(chǎng)的壓力分布、速度分布及湍動(dòng)能分布圖，并對(duì)不同的閥口開(kāi)口度和錐度條件下的流場(chǎng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，隨著先導(dǎo)閥進(jìn)口和出口開(kāi)口度的增大，油液的流速減小，漩渦區(qū)的面積和強(qiáng)度增大，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的機(jī)會(huì)增大;隨著主閥芯進(jìn)口不同開(kāi)口度逐漸增大，油液的流速增

5、大，閥芯內(nèi)低壓面積和負(fù)壓面積越小，動(dòng)能損失增大，漩渦區(qū)面積減小，形成振動(dòng)和噪聲的機(jī)會(huì)變小;隨著主閥芯進(jìn)口錐角增大，油液速度減小，低壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)面積越大，越容易形成氣穴現(xiàn)象。通過(guò)仿真分析，提出了解決這些問(wèn)題的措施，從理論上指出了閥口選型以減小氣蝕產(chǎn)生的可能性。采用流場(chǎng)仿真得到的結(jié)果有助于建立準(zhǔn)確的手動(dòng)先導(dǎo)閥和主閥的參數(shù)模型。
　　 本文所做的研究對(duì)于手動(dòng)先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值，對(duì)提高煤的開(kāi)采效率具有一定的現(xiàn)實(shí)意義