液压支架用双级卸载保护安全阀特性仿真与试验系统研究

摘要

液压支架用高压双级卸载保护安全阀是液压支架中最精密、最关键的部件之一,其性能直接影响到整个液压系统的性能。本课题以传统液压溢流阀的设计方法和理论为基础,提出了一级直动式结构和大流量差动式结构的的液压支架用高压双级卸载保护安全阀的设计理念,并结合安全阀加工工艺要求对安全阀各结构参数进行优化。建立直动式结构和差动式结构阀口的数学模型,利用Matlab软件及其Simulink模块对所建立的模型进行仿真分析,根据得到的仿真曲线图分析各阀口的静态性能和动态性能,并根据分析结果优化结构参数,提高安全阀的性能。应用Fluent的动网格技术和UDF功能,对在双级卸载保护安全阀阀芯启闭过程中主阀芯阀口开度变化引起的安全阀流场变化进行的数值模拟和可视化研究,从而得到流体在阀道内的速度和压力分布图。根据仿真分析结果,优化安全阀阀内流道,达到高效和低噪的目的。在设计的模型基础上,对安全阀流场进行超大流量的仿真模拟并分析了得到的速度与压力云图。目前国内针对大流量安全阀的试验系统相对短缺。根据液压支架用双级卸载保护安全阀的设计参数及性能分析,依据液压系统设计原则,建立针对大流量安全阀压力和流量的试验系统模型,并根据目前国内液压系统元件性能参数选择建立大流量安全阀试验系统。

目录

致谢

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 液压支架综述

1.2 液压支架发展趋势

1.3 液压支架用安全阀工作原理及性能要求

1.3.1 液压支架用安全阀的工作原理

1.3.2 液压支架用安全阀的性能要求

1.4 液压支架用安全阀的发展概况

1.5 液压支架用双级卸载保护安全阀的研究意义

第2章 液压支架用高压双级卸载保护安全阀设计方案

2.1 双级卸载保护安全阀的工作原理和结构关键问题

2.1.1 双级卸载保护安全阀的工作原理和结构

2.1.2 双级卸载保护安全阀设计的关键问题

2.2 双级卸载保护安全阀结构参数优化

2.2.1 双级卸载保护安全阀的设计要求

2.2.2 一级安全阀结构的确定

2.2.3 安全阀中二级保护阀的尺寸的确定

3. 液压支架用双级卸载保护安全阀的动静态性能分析

3.1 仿真软件及仿真步骤

3.1.1 仿真软件的选择与简介

3.1.2 仿真步骤简介

3.2 一级阀静态特性及其仿真结果

3.3 一级阀动态特性及其仿真结果

3.3.1 一级阀阀口数学模型的建立

3.3.2 仿真模型及其结果

3.4 差动式大流量安全阀的动态特性

3.4.1 数学模型的建立

3.4.2 建立方块图模型及其仿真

3.4.3 参数对仿真结果的影响

3.5 小结

4. FLUENT 流场分析

4.1 计算流体动力学CFD

4.1.1 CFD 技术在液压技术中的应用

4.1.2 计算流体动力学的步骤

4.2 FLUENT 软件介绍

4.3 安全阀流场模型建立与分析

4.3.1 几何模型的建立

4.3.2 动网格模型的建立

4.3.3 二维模型下的仿真结果及分析

4.4 小结

第五章 双级卸载保护安全阀试验系统

5.1 安全阀技术参数

5.2 安全阀二级大流量阀试验系统方案分析比较

5.3 安全阀试验系统各元件的确定

5.3.1 液压泵

5.3.2 蓄能器

5.3.3 增压缸

5.3.4 其他液压辅件

5.4 大流量试验系统面临的几个难题

5.4.1 负载模拟

5.4.2 流量测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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