为了研究水介质O形圈的密封阻力特性,通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型,分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响,通过2种滑动摩擦力理论算法,计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力,与实验测量的摩擦力进行对比分析,探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明:随着预压缩率增大,O形圈von Mises应力和接触长度增大;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力增大,接触压力和接触长度随之增大,流体压力超过30 MPa,接触长度减小;微元法和实验得到的摩擦力较为接近,可用于O形圈摩擦力预估;相同往复速度下,随着流体压力增大,O形圈摩擦力增大;相同流体压力下,随着往复速度增大,摩擦力也增大。

基于Fluent流场仿真软件,对一款新型矿用水压比例阀先导阀内部流场进行仿真研究。在相同计算环境下,分别对不同开口度及不同阀口压差下三维流场模型进行单相流及两相流稳态仿真,对结果进行对比分析,得到先导阀内部流场气体分布规律、气体对先导阀流量特性影响规律及气体对先导阀流量系数影响规律:相同压差条件下,随着阀口开度增大,流场气体占比减少,流量系数随之降低;相同开口度条件下,随着压差增大,流场气体占比增大,流量系数随之降低;研究不同背压下气穴分布情况;对阀口进行圆角结构优化,优化结构使得流量系数有所增加,说明圆角对流量特性有较大改善。

为准确研究高压柱塞副O形组合密封圈的密封特性,考虑流体向密封接触区渗透对接触压力的影响,基于逐点比较法提出了综合渗透与非接触边界的数值仿真方法,研究高压流体作用下O形组合密封圈的接触压力与von Mises应力分布。进一步讨论不同预压缩量与流体压力下O形组合密封结构参数对其密封性能的影响。分析结果表明:综合渗透边界与非接触边界的分析方法具有较高的可靠性,试验对比误差为2.9%~4.3%;随着O形圈预压缩量增大,主接触压力与密封长度明显增大,而内部von Mises应力与侧接触压力的变化较小;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力与主、侧接触压力均明显增大,但密封长度的变化较小。此外,组合密封挡圈应用于高压柱塞副可有效避免O形圈局部应力集中,挡圈接触压力随流体压力的增大而增大,但明显小于O形圈主接触压力,仅起辅助密封作用。研究...

为了满足新工况使用要求,降低比例减压阀输出压力超调量,通过L9(34)正交试验与数值模拟相结合的方法对其结构进行改进,从而优化比例减压阀的动态特性。以先导流量稳定器阻尼孔、主阀芯阻尼孔直径与弹簧刚度为影响因素,以超调量、稳定时间、响应时间为评价指标,利用AMESim对9种试验设计进行仿真分析。研究表明:先导流量稳定器阻尼孔直径对稳定时间、响应时间有一定影响,主阀芯阻尼孔直径对超调量的影响最显著。通过正交试验得出的最优结构参数是,先导流量稳定器阻尼孔直径0.7 mm、主阀芯阻尼孔直径0.3 mm、弹簧刚度2.6 N/mm。与优化前相比比例减压阀超调量降低了185.57%,响应时间、稳定时间略有增大,但满足使用要求,到达了优化目的。

对一款新型矿用大流量比例阀进行动态建模与仿真研究,根据其结构和基本原理,利用AMESim软件搭建比例阀仿真模型进行仿真分析,通过比较不同控制信号下的阀芯动态特性,得出最优控制信号;同时分析不同结构参数对主阀性能影响,发现主阀弹簧刚度对整阀性能影响较小,得出主阀质量、先导阀前端阻尼孔直径、主阀控制腔直径的最佳参数;最后分析得到先导回液阀满足使用要求时的结构参数,通过优化参数使主级与先导级良好匹配,达到对流量的精确控制,从而为比例阀的设计及优化提供理论依据。

适用于液压支架的比例方向阀代替现有的开关型方向阀,是液压支架智能化的重要组成部分。提出了一款适用于液压支架系统的比例方向阀方案,其兼有手动开关控制模式和电液比例控制模式,建立了其数学模型和仿真模型,分析了其动静态特性。研究表明:主阀进液阀芯位移与输入信号占空比呈线性反比例关系;合理设计反馈槽宽度和进液阀芯面积比可以提高阀芯的响应速度;当仅有液压反馈时,进液阀芯位移仍受控于输入信号,避免了因传感器失效对控制系统造成的灾难性事故的发生;通过增加电反馈与原有液压反馈构成双反馈控制的方式,大幅提高了阀的响应速度、线性度、滞环等特性。

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明:回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。

利用ANSYS建立T形滑环组合密封的二维轴对称有限元模型,将密封结构划分为4个密封区域,研究静、动密封状态下介质压力、密封间隙、摩擦因数和T形滑环斜边与垂直线之间的角度,对组合密封圈密封性能的影响。仿真结果表明,T形滑环组合密封可以满足研究的压力范围下的静、动密封要求。其最大Von Mises应力和最大接触应力随介质压力增大而增大,随密封间隙增大而减小;最大Von Mises应力和最大接触应力随滑环斜边与垂直线之间角度增大而增大,当角度为2.5°~7.5°时,组合密封可达到密封要求且滑环不易磨损;摩擦因数越小,组合密封动密封性能越好。

液动力计算模型是液压阀建模和特性分析的基础和前提,液压支架用换向阀流道复杂,其液动力的分析计算与常规液压阀不同,且这种复杂流道下的液动力大小不易通过试验测试得到,计算模型也无法得到较好的验证。为解决这个问题,建立了液压支架用换向阀的复杂流道模型,利用2个控制体将流道划分为两部分,采用理论计算与流场仿真的方法分别研究阀口处和阀芯折弯流道处的液动力,并根据流场分布特征对传统液动力计算公式进行修正,得到了相应的修正系数;而在液动力的验证方法上,不采用传统的直接测试法,而是分别将修正前和修正后的液动力计算公式应用到液压支架用1000L/min的换向阀数学建模中,通过对比2种情况下换向阀动态特性的仿真结果与试验结果,间接验证液动力修正模型的准确性,避免了直接测试法在应对复杂流道问题时的不足。2种情况下的...

安全阀是液压支架的重要保护元件,基于综采工作面上覆岩层的“砌体梁”结构力学模型,液压支架承受的是静态负载和动态负载的总和,基于此,提出了安全阀动静组合加载试验台(其中蓄能器的载荷模拟静态载荷,气体爆炸产生的载荷模拟动态载荷)。实验初始条件如下:LPG-空气混合气体爆炸前的压力为1.6MPa,安全阀的调定压力为45MPa,蓄能器的充液设定压力为31.5MPa。实验结果表明:被试安全阀压力超调量为5MPa,约为调定压力的11%,被试安全阀压力稳定时间为0.017s。采用ANSYSFluent对安全阀的流场进行仿真,通过高速摄像机得到了安全阀溢流过程的照片,验证了安全阀流场的仿真结果。