为了使统结构的液压支架安全阀在应对煤层顶板冲击时确保液压支架立柱不易受到冲击破坏,设计一种直动与差动相结合的双级联动式液压支架安全阀。根据液压支架受顶板冲击载荷,构建双级安全阀启溢闭过程立柱回路的动态特性模型,进行冲击作用下的动态仿真,获得不同冲击速度和不同冲击持续时间下双级安全阀动态特性曲线。自制快速冲击加载实验台,对公称流量为1000 L/min的双级安全阀样件进行冲击加载实验。结果表明:双级安全阀的稳态压力为45 MPa,稳态流量为950 L/min,压力上升时间为20 ms,压力超调量为22.3%,双级安全阀灵敏度较高,动态特性较好,对顶板不同的冲击形式,可快速对立柱回路进行卸荷降压。

通过分析研究各种配流盘的结构,重新优化设计出了一款开设了双V型卸荷槽的配流盘;利用CFD仿真软件将该配流盘装入到柱塞泵当中进行仿真模拟。通过仿真得出配流盘三角槽的最佳开设宽度约为10°,坡角约为12°,卸荷孔的小孔直径约为0. 8 mm,卸荷孔的大孔直径约为1. 5 mm时,得到的流量曲线最为平滑。压力冲击以及噪声均为最小。结果表明:通过对阻尼槽的改善,流量噪声及气蚀均有所下降。