【摘 要】
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随着煤矿开采强度加大、煤层赋存深度增加,煤矿井下遭受的顶板下沉速度和载荷强度不断增加,为保障煤矿井下工作面的安全生产,液压支架等支护设备需要更强的支撑能力。安全阀作为液压支架能够可靠运行的关键元件,提高安全阀的综合性能,是应对液压支架在冲击载荷下保持高可靠性的重要技术手段之一。本文对弹簧式液压支架安全阀冲击压力安全性进行试验研究及分析。建立了安全阀数学模型,基于AMESim液压仿真软件分别搭建了F
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随着煤矿开采强度加大、煤层赋存深度增加,煤矿井下遭受的顶板下沉速度和载荷强度不断增加,为保障煤矿井下工作面的安全生产,液压支架等支护设备需要更强的支撑能力。安全阀作为液压支架能够可靠运行的关键元件,提高安全阀的综合性能,是应对液压支架在冲击载荷下保持高可靠性的重要技术手段之一。本文对弹簧式液压支架安全阀冲击压力安全性进行试验研究及分析。建立了安全阀数学模型,基于AMESim液压仿真软件分别搭建了FATA1000/50、FATA160/40、FATA400/40、FATA1000/40安全阀仿真模型,建立了立柱冲击加载试验系统及大流量安全阀性能试验系统的仿真模型。对FATA1000/50安全阀进行冲击压力安全性仿真分析,得到了阀前压力-时间变化曲线、阀芯位移-时间变化曲线,讨论了其弹簧刚度、阀芯质量、溢流面积、系统阻尼等主要结构因素在冲击载荷下对安全阀冲击压力安全性的影响;通过立柱冲击加载试验系统配备单伸缩Φ200、Φ250型立柱对FATA160/40、FATA400/40、FATA1000/40三种型号的安全阀进行冲击压力安全性仿真分析,得到了不同油源压力及不同立柱伸出行程下的安全阀阀前压力变化曲线,揭示了其对大流量安全阀冲击压力安全性试验结果的影响;通过大流量安全阀性能试验系统对三种安全阀在不同油源压力及有无稳压装置条件下的安全阀冲击压力安全性仿真分析,进一步证明了不同油源压力及稳压容积对大流量安全阀冲击压力安全性试验结果的影响规律。针对上述两种冲击加载试验系统的仿真分析,通过6000 k N立柱冲击试验装置及大流量安全阀性能试验装置对FATA160/40、FATA400/40、FATA1000/40安全阀进行冲击压力安全性测试试验,得到了安全阀的时间-压力变化曲线,揭示了不同工况条件对安全阀冲击压力安全性试验结果的影响规律,验证了仿真结果的可靠性及试验方法的合理性。利用激光位移传感器、压力传感器,同步测量安全阀阀芯运动过程与压力变化过程,对安全阀进行小流量启溢闭试验及冲击压力安全性试验,实现了安全阀开启压力的精确判断,试验证明了安全阀受剧烈冲击并开启后,其压力仍会继续升高,直至达到阀芯最大位移量。本文对安全阀冲击压力安全性的试验研究不仅具有重要的科学意义,还具有重要的现实意义。为相关标准的制修订及完善、提升GB25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分:液压控制系统及阀》检测标准中的试验方法,提供了相关的理论依据和数据支撑;为液压支架安全阀质量监督检测检验的优化及国内外产品的技术把关提供了科学依据。
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