液压支架电磁阀数值仿真研究

论文摘要

现代煤矿开采已进入综采时代,液压支架得到了广泛的应用,但液压支架的核心——电液控制系统掌握在国外少数几个大公司手中。国内主要液压支架电液控制系统全部从国外引进,进口电液控制系统价格昂贵,维护维修成本高,导致液压支架成本的急剧增加。电液控制阀国产化进而研发新的控制阀,成为当前提高国内煤矿综采比例的工作重心。传统液压阀设计计算采用集中参数计算,对阀道流场进行了简化,使得无法准确得到液压阀的压力流量特性、动态特性等,不能完全描述液压阀的性能。本课题针对传统理论计算方面的缺陷,采用有限元方式进行数值仿真研究,并利用数值计算的结果建立电磁阀数学模型,且数学模型得到物理样机试验的验证。利用得到验证的数学模型对电磁阀系统进行参、变量研究。根据课题的内容和特点,本论文分以下五个章节来阐述相关内容。第一章介绍液压支架的研究现状及应用前景,总结课题研究目的意义以及研究内容。第二章对所研究的FHD320/31.5型液压支架电磁阀结构进行简要介绍,分析其结构特点。第三章对电磁铁进行数值计算。主要计算不同参变量对电磁铁静态特性及动态特性的影响,对电磁铁剩磁特性进行分析计算,分析总结电磁铁结构参数的取值原则,。第四章对电磁阀内部流场进行数值计算。主要计算先导阀及主阀在稳态工况下流场分布,能量损失、液动力、流量系数等。并通过对电磁阀不同结构参数进行研究,找出对系统影响较大的参数及影响的原因。第五章建立电磁阀数学模型,并与物理样机试验数据进行对比分析研究。利用得到验证的数学模型对电磁阀不同参、变量进行仿真研究,分析电磁阀结构特点,获得不同结构参数下电磁阀的动态性能。第六章总结了本论文的研究工作和成果,并对下一步的工作进行展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 液压支架发展概况
• 1.2 液压支架电液控制系统发展概况
• 1.2.1 电液控制系统在液压支架中的应用
• 1.2.2 液压支架电液控制系统研究现状
• 1.3 液压支架电磁阀的发展概况
• 1.4 本课题的研究意义及研究内容
• 1.4.1 本课题的研究意义
• 1.4.2 本课题研究的内容
• 第二章 液压支架电磁阀结构介绍
• 2.1 电磁先导阀结构介绍
• 2.2 大流量主阀结构介绍
• 2.3 液压支架电磁阀结构特点
• 第三章 液压支架电磁阀电磁铁数值分析
• 3.1 铁磁材料磁特性分析
• 3.2 电磁铁静态特性分析
• 3.2.1 磁场有限元分析方法
• 3.2.2 Ansoft电磁场分析软件简介
• 3.2.3 电磁铁磁路分析
• 3.2.3 电磁铁静态输出特性分析
• 3.3 电磁铁动态特性分析
• 3.3.1 电磁铁动态特性分析理论基础
• 3.3.2 电磁铁动态特性分析建模
• 3.3.3 电磁铁动态特性分析
• 3.4 电磁铁剩磁分析
• 3.4.1 去剩磁气隙作用分析
• 3.4.2 电磁铁剩磁力计算分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 电磁阀流场数值仿真分析
• 4.1 计算流体力学应用及Fluent简介
• 4.1.1 计算流体力学（CFD）应用简介
• 4.1.2 Fluent简介
• 4.2 流场有限元仿真数学基础及解析假设
• 4.2.1 流场有限元仿真数学基础
• 4.2.2 解析假设
• 4.3 先导阀流场分析
• 4.3.1 先导阀流场模型
• 4.3.2 先导阀流场结果分析
• 4.3.3 先导阀变结构参数流场分析
• 4.3.4 先导阀阀芯液动力分析
• 4.3.5 阀口流量系数计算
• 4.4 主阀流场分析
• 4.4.1 主阀流场模型
• 4.4.2 主阀流场仿真结果分析
• 4.4.3 主阀变结构参数流场分析
• 4.4.4 流量系数及局部能量损失计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 电磁阀系统仿真分析
• 5.1 AMESim简介
• 5.2 电磁阀数学模型
• 5.2.1 先导阀数学模型
• 5.2.2 主阀数学模型
• 5.2.3 电磁阀密封圈摩擦力计算
• 5.3 电磁阀系统仿真研究
• 5.3.1 电磁阀AMESim仿真模型建立
• 5.3.2 电磁阀AMESim仿真模型校验
• 5.3.3 电磁阀特性分析
• 5.3.4 电磁阀结构特点分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢