一种新型矿用卸载阀的研究

　　0引言

　　卸载阀是乳化液泵站的关键部件之一，其性能的好坏直接影响乳化液泵站的供液质量和系统的节能效果。随着煤矿现代化的发展，乳化液泵站向着高压大流量自动化的方向发展，对配套的卸载阀提出了新的要求。

　　①为了提高液压支架的支护质量，要求泵站供液压力波动范围小;

　　②为了适应自动化控制，要求卸载阀具有电磁控制功能;

　　③为了提高泵站系统可靠性，要求卸载阀工作可靠，寿命长等。

　　为此，在理论分析和仿真研究的基础上研制了一种新型矿用卸载阀。

　　1卸载阀的结构原理

　　新型矿用卸载阀主要由带单向阀的主阀、装有控制活塞的机械先导阀和本安型电磁先导阀三部分组成。阀上还集成有专用过滤器和数个阻尼器。其原理如图1所示。

　　当系统压力低于卸载阀的调定压力时，主阀和先导阀均关闭，泵供液通过单向阀到工作面，此时系统加载，同时泵的压力通过过滤器和节流阀，与先导阀调压弹簧产生的弹簧力进行比较;当达到调定压力时，先导阀打开，在节流孔的作用下，主阀芯两端的压差克服弹簧力使主阀打开，此时系统卸载;同时由于单向阀的作用，系统压力和泵压力隔离，系统压力作用到推力活塞上，克服先导阀弹簧力实现系统保压。

　　当工作面需要乳化液或泄漏造成系统压力降低至恢复压力时，先导阀关闭，主阀芯两端压差消失，在弹簧力作用下主阀芯关闭，系统加载，开始下一个循环。电磁阀和先导阀并联，系统压力通过传感器采集、处理器运算后，直接控制电磁阀实现系统的加载和卸载循环。本文主要对机械先导阀的控制过程进行仿真分析。

　　2卸载阀的建模

　　卸载阀的动态特性就是考察与系统相连的A口的压力变化特性，即卸载阀的主阀升压和卸荷时A口允许的压力变化范围以及需要的时间，这是衡量卸载阀性能好坏的重要指标^[1]。影响卸载阀动态特性的因素很复杂，除阀自身的结构参数外，还受到系统中管道及其他零件动态特性的影响^[2]。

　　图2为卸载阀的物理模型。忽略系统中其他零件动态特性的影响，假定阀出口压力为零，则卸载阀的动态特性可用以下方程表示^[3、4]。

　　(1)主阀芯的运动微分方程。

式中F_s———作用在主阀上的稳态液动力

　　F_t———作用在主阀上的瞬态液动力

　　F_f———主阀芯与阀体间的摩擦力。