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

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程;在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上,建立了配流阀动力学模型;以排液歧管过流孔道为控制体积,建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型,将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比,验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明:当该型号泵驱动电机输入频率分别为50,40,30Hz时,上流量脉动率分别为1.25%,1.19%,1.37%,而下流量脉动率分别为1.76%,1.73%,1.76%;柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击;在吸、排液行程转换阶段,存在流量倒灌现象。

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。

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。