手動先導(dǎo)換向閥的動態(tài)特性仿真與流場分析.pdf

1、液壓支架是綜采工作面支護設(shè)備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設(shè)備，是煤炭綜合自動化開采不可或缺的重要設(shè)備。手動先導(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，手動先導(dǎo)閥由于其密封性好、過流能力強、響應(yīng)快、抗污染能力強，逐漸獲得廣泛應(yīng)用。
　　 而先導(dǎo)閥控制系統(tǒng)存在許多問題，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，由于流道的突然擴張和收縮，油液這些復(fù)雜的區(qū)域?qū)a(chǎn)生回流、漩渦

2、、脫壁和振動等現(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，振動和噪聲，降低了閥的壽命。在不增大閥的外形尺寸的同時，如何減少并消除這些影響，提高閥的過流能力和換向能力，減小閥的壓力損失，是各個生產(chǎn)廠家需要解決的主要問題，也是高校科研的方向。
　　 根據(jù)國內(nèi)外研究的方法來看，計算機仿真是一種高效、省時的研究方法，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流體動力學(xué)分析軟件，對先導(dǎo)閥和主閥

3、的系統(tǒng)及其內(nèi)部流場進行了仿真。通過在AMESim軟件平臺上，搭建了手動先導(dǎo)控制系統(tǒng)仿真模型，從影響手動先導(dǎo)換向閥的幾個參數(shù)指標(biāo)進行了仿真對比分析，包括先導(dǎo)閥節(jié)流口、主閥芯阻尼孔和主閥芯錐角對閥系統(tǒng)的性能影響進行了分析。研究結(jié)果表明:先導(dǎo)閥和主閥芯節(jié)流孔隨著開口度的增大，閥芯的響應(yīng)時間越來越短，閥芯的運動速度會加快，閥芯振蕩幅度越來越大，會加劇閥芯的碰撞;當(dāng)主閥芯的錐角為15°時，主閥芯位移最小，過流截面積最小，流量最小，隨著閥芯錐角的增

4、大，閥芯的運動速度變大，閥芯關(guān)閉時的碰撞增大。
　　 利用計算流體力學(xué)軟件Fluent對手動先導(dǎo)閥及主閥的流場進行了仿真計算分析。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，得出了流場的壓力分布、速度分布及湍動能分布圖，并對不同的閥口開口度和錐度條件下的流場進行了研究，結(jié)果表明，隨著先導(dǎo)閥進口和出口開口度的增大，油液的流速減小，漩渦區(qū)的面積和強度增大，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的機會增大;隨著主閥芯進口不同開口度逐漸增大，油液的流速增

5、大，閥芯內(nèi)低壓面積和負(fù)壓面積越小，動能損失增大，漩渦區(qū)面積減小，形成振動和噪聲的機會變小;隨著主閥芯進口錐角增大，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。通過仿真分析，提出了解決這些問題的措施，從理論上指出了閥口選型以減小氣蝕產(chǎn)生的可能性。采用流場仿真得到的結(jié)果有助于建立準(zhǔn)確的手動先導(dǎo)閥和主閥的參數(shù)模型。
　　 本文所做的研究對于手動先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化具有一定的參考價值，對提高煤的開采效率具有一定的現(xiàn)實意義