樊瑞龙开题报告.ppt

液压支架用阀综合试验台改进及电磁先导阀试验研究 汇 报 人： 樊瑞龙 指导教师： 廉自生 教授 专 业: 机械设计及理论 所属学院： 机械工程学院 选题的背景及意义 国内外研究动态 4 1 2 3 主要研究内容 报告内容 预期达到研究成果 5 研究设计方案 选题的背景及意义 随着世界经济的快速增长，世界各地对能源的需求不断增加，而我国正处于工业化中期和新一轮经济周期的上升阶段，能源消耗强度较大。煤作为人类开发利用较早的能源之一，至今仍给各国的发展提供着不竭的动力。在我国，煤炭资源丰富，储量居世界之首，是我国的基础能源之一。因此，今后几年乃至更长一段时间内，煤炭工业必将有一个较大的发展。与煤炭需求快速增长相适应，煤炭生产能力也将持续增加。与之相配套的煤炭机械及安全技术装备的需求也保持了较高的增长态势。 选题的背景及意义 液压支架作为煤矿工作面所用的关键设备之一，煤矿液压支架的工作可靠性直接影响着采煤工作面的推进速度，影响着支架对顶板的支撑性能。而液压支架所使用的关键控制元件是液压支架用阀类产品，其工作性能的好坏直接影响到液压支架的支撑能力进而影响到采煤系统的安全性。 选题的背景及意义 液压支架用液压阀根据使用要求有安全阀类、单向阀类、换向阀类、截止阀类及组合阀类。其中，电液控制阀组在液压支架电液控制系统中，控制各个执行部件进行相应的动作，它的性能直接决定着整个系统动作的可靠性。而作为电液控制阀组的核心元件之一，电磁先导阀的性能对整个系统的性能起到很大的影响作用。其性能的可靠性直接影响着综采工作面的生产效率和安全。 选题的背景及意义 先导控制阀组作为综采液压支架阀控系统的核 心,其工作原理是利用电动的先导阀所产生的压力 使液动主阀动作的控制方式,用较弱的电量这种输 入信号来控制主阀的动作,从而实现液压支架的各种动作。 电液主控阀 结构简图 电液主控阀在液压支架中的应用 选题的背景及意义 电液控制系统在矿井的应用 目前，用于测试液压支架用安全阀、单向阀、换向阀、截止阀的检测设备存在诸多缺点：液压系统没有按相关标准中规定的回路综合，试验项目与标准不符，无法判断试验结果的有效性；只能对部分阀的部分功能和性能进行检测； 而用于本安型高水基电磁先导阀性能测试的设备多为专用设备，试验台生产成本高，价格非常昂贵。 选题的背景及意义 原因 在现有设备的基础上按照相关标准研制一台试验回路标准、过程控制自动化、数据采集精确、结构简单、经济实惠，能满足液压支架所有用阀的综合性实验台具有很强的现实意义 选题的背景及意义 随着高产高效工作面的迅速发展，液压支架逐步向大吨位、大缸径方向发展。为充分保护这些大工作阻力支架在猛烈矿压来临时不遭到破坏，必须研制一种适合于这种顶板条件能释放较大能量的大流量安全阀。 安全阀的静态性能（静态溢闭特性和密封性）不好，动态 性能（稳定性、动态压力超调、开启时间和稳压时间）差， 没有足够的通液能力。 直接原因 国内外研究动态 国外对安全阀的研究工作主要采用试验途径，使用了流场显形等新技术，在安全阀流量特性、流场结构上取得了许多突破性的成果，对安全阀的内部流动也有了较深刻的认识。 CFD技术的迅猛发展为建立安全阀流动的N-S方程组，进行全流 场数值计算提供了较好的技术基础，使得安全阀数学模型日趋完善， 并已开始应用到工程实践中。 特别 国内外研究动态 M.Borghi, Milani文中使用CFD软件FIDAP7.07分析了安全阀在固定开 口度为0.4， 0.7，1.0，1.2mm时的压力分布图、速度分布图和流量、压力 与压差的曲线图。通过阀芯表面上的压力积分计算了阀的稳态液动力，根 据公式估计了瞬态液动力和稳态液动力两者的比例。 Roger Yang等利用CAD软件进行几何建模，利用CFD软件ANSYS/FLOTRAN 两者相结合对液压阀内的流场进行了模拟。主要是对滑阀内部流场的模拟 和液动力计算。为了计算液动力，对液压元件相应表面面积上的压力和速 度分别进行了积分。文中假设阀内部的流场是稳定状态，只考虑了作用在 阀上的稳态液动力，忽略了瞬态液动力的影响。 国内对液压支架中的阀研究整体水平还比较低，尚处于摸索阶段，对液压阀的动态特性研究相对较少