煤矿单体支柱纯水三用阀的结构与性能研究

论文摘要

纯水液压具有环境友好、安全和清洁等优点,在食品、造纸、冶金等工业领域具有广泛的应用前景。随着材料科学和现代加工技术的发展,使纯水液压元件的研制成为可能,同时随着人们对节约能源和环保的日益重视,纯水液压技术已成为国内外液压界的研究热点,本文首次将纯水液压研究定位在煤矿单体支柱三用阀上。本文以煤矿单体支柱纯水三用阀为研究对象,采用理论分析、计算机仿真、有限元分析等方法,对其进行系统、深入的分析和研究。提出了煤矿单体支柱纯水三用阀的具体结构,并通过三用阀的流量和阀芯受力方程,并联立单体支柱的方程分析了三用阀的动态性能。有关各章内容分述如下:第一章介绍了纯水液压和三用阀的研究现状,阐述了纯水三用阀设计的关键技术,提出解决措施。第二章对纯水三用阀的工作原理和结构作了分析,对主要尺寸进行了设计。第三章,随着计算流体力学的发展,从研究纯水三用阀流体流动机理出发,使用FLUENT软件研究纯水三用阀腔内部流动,利用仿真结果来指导纯水三用阀的结构设计。第四章分析了纯水三用阀的结构性能,建立三用阀与单体支柱系统的数学模型,对系统动态性能做了研究。利用所建立的数学模型对纯水三用阀动态特性作了仿真分析,得出了影响阀的工作稳定性的主要因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 纯水液压技术介绍
• 1.2 纯水液压元件研究形状及面临的关键问题
• 1.2.1 纯水液压元件的研究现状
• 1.2.2 纯水液压元件面临的关键问题
• 1.3 三用阀的研究现状及其特点
• 1.3.1 三用阀的研究现状
• 1.3.2 三用阀的特点
• 1.4 纯水液压元件气穴及避免方法
• 1.5 课题的研究意义和主要研究内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 本课题的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 2 三用阀的设计
• 2.1 三用阀的工作原理
• 2.2 纯水三用阀的关键问题及结构选用
• 2.2.1 三用阀中单向阀单元结构选择
• 2.2.2 三用阀中安全阀单元结构选择
• 2.3 纯水三用阀的材料的选择
• 2.4 纯水三用阀的结构尺寸计算
• 2.4.1 设计要求及结构确定
• 2.4.2 单向部分尺寸计算及零件设计
• 2.4.3 安全阀部分计算
• 2.4.4 卸载阀弹簧的设计
• 2.4.5 其余零件的设计
• 3 流场仿真
• 3.1 数值仿真和CFD
• 3.2 Fluent概论
• 3.3 流体动力学控制方程
• 3.3.1 质量守恒方程
• 3.3.2 动量守恒方程
• 3.3.3 能量守恒方程
• 3.4 纯水三用阀流场仿真
• 3.4.1 几何模型
• 3.4.2 网格划分
• 3.4.3 创建计算模型
• 3.4.4 设置边界类型
• 3.4.5 仿真计算结果分析
• 3.5 小结
• 4 动态特性仿真分析
• 4.1 数学模型
• 4.1.1 单体支柱部分
• 4.1.2 三用阀部分
• 4.2 仿真模型
• 4.3 仿真结果及分析
• 4.3.1 外载荷F
• 4.3.2 活柱粘性阻尼B
• 1'>4.3.3 活柱断面积A₁
• t'>4.3.4 压力腔总容积V_t
• 2'>4.3.5 安全阀阀前孔断面面积A₂
• c'>4.3.6 泄露系数λ_c
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果