为了能够更全面地模拟乳化液泵的实际工况,采用节流阀和液压缸共同作为负载搭建乳化液泵动态性能测试平台,并借助ANSYS Workbench对其中的关键部件进行了静强度分析,结果显示本方案是可行的。

为提高煤矿开采核心设备液压支架推移作业的控制精度,采用模型预测控制算法对支架推移千斤顶进行控制,设计出模型预测控制器,并通过MATLAB搭建仿真平台分析了推移千斤顶实际输出位移对参考序列的追踪情况。仿真分析结果表明:预测时域N_(P)≥15 T时,推移千斤顶位移输出可以对设定参考值进行无超调平稳追踪,并且预测时域越大其位移追踪所需时间越长。研究结果验证了模型预测控制技术应用到液压支架推移作业过程中具备可行性。

现有支架换向阀仅可完成支架供液“通”与“断”的开关型控制功能,为解决由此诱发的支架液压系统内压力冲击剧烈问题,提出在主阀芯布置三角形非全周开口节流槽的换向阀改进设计方案。推导出三角形阀口节流面积计算公式,基于AMESim软件搭建了阀芯带有三角形节流槽的液压换向阀模型,进行了原始换向阀与改进换向阀工作性能的对比研究。仿真结果表明:主阀芯增设三角形节流槽后实现了换向阀阀口过流面积的变梯度分段增大,即在阀芯开度小于8 mm时,阀口通流面积平均梯度为5.5 mm^2/mm,在阀芯开度大于8 mm时,这一梯度数值增大至92 mm^2/mm;阀口通流流量与阀口工作压力同样可实现分段变梯度增大,由此可实现后续液压执行机构的平稳启动,并有效缓解液压系统内的压力冲击。该方法可为液压支架大流量换向阀比例化改进设计提供参考。

多柱塞阀配流往复式容积泵的排液流量存在脉动现象是由这类泵的结构特点及工作原理决定的,是这类泵的固有属性。在忽略配流阀动力学过程及柱塞副泄漏效应前提下,建立了三柱塞泵及五柱塞泵量纲一化瞬时排液流量理论模型,并分析了这两类泵排液过程的循环工作节拍以及流量脉动发生机制;引入上流量脉动率与下流量脉动率来量化衡量流量脉动程度,并分析柱塞数量以及曲轴旋转半径与连杆长度比值这两项指标对流量脉动率的影响规律;借助AMESim软件搭建了未包含蓄能器的三柱塞泵液压仿真模型,并在仿真数据量纲一化处理基础上开展了与理论分析结果的对比研究。研究结果表明:这类泵的每个循环周期内,排液流量曲线出现了两次波峰、一次波谷,并由此造成上流量脉动率较小、而下流量脉动率较大;对于奇数数目柱塞泵而言,流量脉动率随着曲轴旋转半径

针对煤矿综采工作面现有液压支架换向阀阀口过流面积梯度大、仅能够实现开关型控制功能的现状,以及由此造成的支架供液系统内液压冲击剧烈问题,提出在阀芯径向过流孔凸肩位置增设K型节流槽的换向阀改进设计方案。得出了K型节流槽等效阀口过流面积计算方法,采用AMESim软件搭建了换向阀液压仿真模型;并对现有开关型换向阀和改进换向阀进行了对比研究。结果表明:带有K型节流槽的换向阀改进方案可实现阀芯开启过程中的阀口过流面积分段线性增大规律,在阀芯开度小于5.5 mm时,阀口过流面积梯度较小;在阀芯开度大于5.5 mm后,该梯度数值增大至与现有换向阀相当;阀口通流流量和阀口压力可相应实现分段增大规律。改进设计思路对于面向支架不同工艺动作的换向阀结构优化具有借鉴意义。

乳化液泵属于多柱塞阀配流往复式容积泵，以进、排液阀完成配流任务，实践中为了达到流量调节目的往往采用变频驱动技术。采用线性可变差动变压器（Linear Variable Differential TransformerLVDT）位移传感器测量了进、排液阀阀芯和柱塞位移规律，并同步采集了泵出口处的压力数据。试验结果显示：排液阀阀芯在不同曲轴转速下的行程是变化的，且均未达到由限位结构决定的限位高度；排液阀阀芯在开启过程中存在着抖动，这种开启行程中的反向运动是由泵出口处的压力脉动导致；进、排液阀开启过程均存在滞后，而排液阀关闭滞后不明显，进液阀关闭滞后随着曲轴转速的下降而缓解。为了降低这类泵曲轴转速降低时引发的压力脉动加剧现象，可考虑采用主动控制进液阀启闭时刻的方式实现流量调节目的。

针对多柱塞阀配流往复式容积泵的结构特点提出了通过使进液阀在排液行程阶段延迟关闭的方法来实现泵出口流量调节的目的。为探究这种新型流量调节方法的有效性利用AMESim建立了仿真模型并进行了仿真分析。结果表明:以曲轴转角位置作为控制信号从曲轴处于排液行程位置开始控制各个柱塞腔进液阀依序延迟关闭一定的曲轴转角角度可使已进入柱塞腔的部分液压介质经进液阀回流至液箱进而使流经排液阀进入后续液压系统的流体体积减少最终实现了流量调节目的。相较于现有的基于变频技术和电磁卸荷技术的流量调节方案提出的新型流量调节方法可避免由于曲轴转速反复变化引起的泵动力端润滑质量下降以及由于卸荷阀反复启闭引起的后续液压系统压力波动频繁等问题。

液压支架换向阀工作性能直接决定了煤矿综采工作面的生产效率。针对这类阀在实际使用过程中仅可实现支架供液的开关型控制功能,由此导致支架液压系统压力冲击剧烈的现状,提出采用在主阀芯上增加U形节流槽的方法来改变阀芯开启过程中的节流面积变化梯度,并搭建了基于AMESim的液压仿真模型,对其负载压力变化规律进行了仿真研究。

回撤吊车是稳定的井下大型平台搬运设备,用于大型矿井“综合机械化搬迁工艺”中工作面重型设备的撤离。采用全液压传动系统,以解决传统设备在搬迁工艺中存在的断绳、倾倒、动力不足等问题。为保证回撤吊车工作过程中的稳定性、安全性,配套设计了稳车液压系统,依靠4个支撑液压缸来保证正常工作,并利用AMESim对该系统进行建模及性能仿真分析,得到了电磁阀和4个液压缸的输出特性和参数。结果表明,4个工作液压缸均能够在短时间内达到工作压力21.3 MPa,输出参数稳定,输出压力一致性好,所设计的液压系统性能稳定、可靠,能够充分保证回撤吊车在工作过程中的稳定性。

为了解回撤吊车行走液压系统的输出特性，利用AMESim对回撤吊车满载情况下行走液压传动系统进行建模和仿真分析，得到其行走液压系统中液压泵、换向阀和液压马达的输出特性和参数。仿真结果显示，液压泵出口流量在开始时有一定脉动，但0.5s后流量趋于稳定，压力稳定在20MPa;液压马达的工作压力稳定在18.5MPa，其中液压阀处压力损失最大。该液压系统能够提供16.17kN·m的稳定转矩，输出参数能够快速到达稳定值。研究结果表明，行走液压系统能够很好地保证回撤吊车牵引80t重的重型设备，响应速度较快，动力足、工作性能稳定。