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。

采用集中参数模型描述支架液压系统中管路及液压缸-负载环节，建立了管路与液压缸-负载环节的数学模型，并推导出对应的传递函数。运用Simulink中传递函数模块对支架液压系统的频域特性进行仿真分析，研究了在立柱升柱时管路各参数如管长、管径、管材体积弹性模量等对系统幅相频特性的影响。结果表明，在支架液压系统中增加一定长度的管路可提高液压系统的稳定性；随着管径的增大，系统的波动幅值逐渐增大，立柱升柱过程的平稳性变差；随着管材体积弹性模量的增加，系统的最大幅值增大，同时系统的波动幅值也增加。

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。

运用功率键合图和状态空间相结合的方法,建立支架立柱用高水基安全阀的动态数学模型,给出必要的约束条件,在Matlab/Simulink环境下实现其动态特性的数字仿真.通过仿真确定对安全阀动态特性影响较大的参数,选择ItAE准则为优化指标函数,得到使安全阀更为稳定、快速的性能参数组合.优化前后的仿真结果表明：适当增加安全阀阀芯的质量和弹簧刚度可以提高系统的相对稳定性,加快安全阀卸载系统的响应速度.

分析了目前掩护式支架普遍存在平衡千斤顶安全阀频繁卸液以及由于平衡千斤顶两腔供液不足而导致的支架支护能力下降等问题,探讨了采用平衡千斤顶浮动双向锁控制回路和平衡千斤顶两腔自动补液控制回路解决该问题的可行性,并分别在AMESim和MATLAB环境下对两种优化方案进行仿真分析。通过分析仿真结果可知：平衡千斤顶浮动双向锁控制回路可以有效解决安全阀频繁开启问题,而平衡千斤顶两腔自动补液控制回路可以显著增加主平衡区宽度,提高支架支护能力。

根据胶轮车油气悬架系统的工作原理和实际使用工况,建立了油气悬架缸-蓄能器联合仿真模型,利用流体仿真软件FLUENT,考虑边界及其分布问题,模拟不同工作状态下油气悬架系统的流场分布,从而实现可视化的动态仿真实验,有助于研究车辆的平稳性。

在AMESim环境下建立了立柱用安全阀的仿真模型并进行仿真,得出了立柱在顶板快速下沉时,安全阀溢流时阀芯的运动曲线和阀口的压力及流量曲线。通过分析仿真结果可知适当增加弹簧的刚度,可减小阀芯的振荡,实现安全阀的动态特性优化。