液压支架大流量液控单向阀动态性能试验方法研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

在液压支架升起的过程中，液控单向阀正向打开，具有- 定压力的高水基乳化液通过液控单向阀使液压支架升起。液压支架正常工作时，液控单向阀起反向截止作用，用于保持系统的压力；当液压支架下降时，液控单向阀反向打开，使系统中的高水基乳化液大量而快速地流出，实现系统的卸载。由于液压支架正在向大流量、快速响应、自动控制的方向发展，对卸载动态性能的要求越来越高，而液压支架的卸载动态性能主要是由液控单向阀的动态性能所决定的，所以，液控单向阀动态性能的研究也应该向大流量发展。

据统计，对流量达到 200 L/rain以上的液控单向阀，世界上只有少数国家具有试验能力，国内也仅仅有少数的几家院校及科研院所对其进行试验研究，但所取得的试验效果并不理想。由于缺乏可靠的试验验证，首先无法对国外进口设备进行有效检测，其次还阻碍了大流量液控单向阀国产化的进程。因此对大流量液控单向阀动态性能试验研究是我国液压支架相关技术和产品进步、赶超世界水平的技术关键。

1 大流量液控单向阀的动态性能要求大流量液控单向阀的动态性能指标通常包括压力超调量、动态稳定性和卸载时间等。而大流量液控单向阀的工作状态表现为瞬变过程，其特点是反应灵敏、流量大。当液压支架卸载时，大流量液控单向阀迅速打开，并在几秒内排出大量乳化液，完成支架的卸载。

依据国家标准《煤矿用液压支架》第3部分：《液压控制系统及阀》中的规定，大流量液控单向阀在液压支架卸载过程中最大的冲击压力应该不大于工作压力的 115%。

2 现有试验方法大流量液控单向阀动态性能试验系统由于其高压、大流量和使用乳化液为介质的特性，为试验的进行造成很大困难，国家标准《煤矿用液压支架》第 3部分：《液压控制系统及阀》尚未对其做具体要求。现有液控单向阀的动态性能试验方法主要有以下两种：大流量泵供液系统、增压缸加载系统。

2.1 泵供液试验 系统如图 1所示，泵供液系统是利用泵站向系统提供稳定的压力和流量，开始调节油源 1压力为被试液控收稿 日期 ：2012.11-09基金项 目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项 目(2012DXS02)作者简介 ：张嘉鹭(1989-)，男 ，江苏沛县人，硕士研究生，研究方向：液压传动与控制。

2013年第5期 液压与气动 103单向阀公称压力，通过换向阀 3向被试阀5供液。当压力表 6达到规定值并稳定后，切断供液。然后迅速操作换向阀4，油源 1向被试阀控制油口供液，使该阀卸载，释放立柱下方的高压液体。

1.油源 2.溢流阀 3.二位二通换向周 4.二位 四通换 向阀5.被试液控单向阀 6.压力表 7.立柱图 1 泵供液试验系统泵供液试验系统虽然满足试验要求，但存在体积大、造价高、消耗功率大的问题，仅适用于小流量阀的试验。要实现对大流量液控单向阀的试验，需要有压力不低于 50 MPa、流量不小于 480 L/min的乳化液泵(泵站)，在不计元件及系统功率损失的情况下，所需功率为417 kW，这显然是不经济的。

2.2 增压缸加载试验系统如图2所示，增压缸试验系统是利用增压缸向系统提供稳定的压力-始乳化液泵站 2向立柱供液，升柱；然后油泵站 1向增压缸供液，当压力表7达到规定值并稳定后，然后迅速操作换向阀3，使被试阀卸载，释放立柱下方的高压液体。

1.泵 站(油 ) 2.乳化液泵站 3.电磁换 向阀 4.单向阀5.增压缸 6.立柱 7.压力表 8.被试液控单向阀图2 增压缸加载试验系统原理图该试验系统的泵站虽然可以通过增压缸向被试阀提供持续稳定的高压，但由于系统功能的限制 ，不能提供试验所需的大流量乳化液，所以也存在着-定的缺陷。

3 蓄能器快速加载系统的设计针对大流量液控单向阀试验系统高压、大流量的特点及上述两种试验方法存在的缺陷，现设计-种大流量液控单向阀卸载试验系统。该系统以蓄能 器为动力源，可为系统提供短时大流量高压液体，用来模拟液压支架卸载时的工况。

如图3所示，小流量的油源 1为蓄能器3充液，蓄能器3达到设定压力时，给定信号，先导阀块 5动作，插装阀4上端压力下降，主阀芯开启快速通流，推动增压缸 6，并在被试液控单向阀9左端形成高压，随后乳化液泵站 1O供液，使被试液控单向阀9反向打开，高压液体冲击被试液控单向阀9进行卸载。记录压力传感器 7所示压力P、位移传感器8所示位移S，则液控单，向阀流量 qA (其中A为增压缸 6无杆腔面积)，U 得到压力、流量随时间的变化曲线。

1.油源 2.单 向阀 3.蓄能器 4.插装阀 5.先导阀块6.增压缸 7.位移传感器 8.压力传感器 9.被试液控单向阀10.乳化液泵站 11.节流阀图3 蓄能器快速加载系统原理图由于系统开关阀流量要求瞬间激增，普通方向阀的流量及反应速度都不满足要求，此处用盖板式二通插装阀，由先导阀块控制插装阀的启闭及动作速度。

插装阀具有内阻孝响应快、密封好、泄漏少、通流能力大(最大流量可达 18000 L/min)等优点。

蓄能器在冲击加载时为系统提供瞬时的高压大流量液体，本试验系统所选取蓄能器的容积为 25 L，充气压力为 3 MPa，蓄能器最高工作压力为 l4.35 MPa，最低工作压力为 4.45 MPa，通过增压缸的作用，系统最大瞬态冲击压力为35 MPa。

4 试验数据采集与分析本试验采用 NI数据采集卡并结合 LabVIEW 软件对试验结果进行采集，数据采集程序面板如图4所示。

图4 数据采集程序面板1O4 液压与气动 2013年第 5期DOI：10.11832/j.issn.1000-4858.2013.05.029船用生活废物处理系统控制阀选型研究李德远Type Selection of a Control Valve Used for Rubbish Disposal System of Ship(海军驻 431厂军代室，辽宁 葫芦岛 125004)摘 要：通过对各类截断阀的特点进行分析，选出了-种适合船用生活废物处理 系统使用的气动球阀，并对选用球阀进行了壳体强度校核、密封性能有限元分析计算以及试验验证。

关键词：球阀；选型；可靠性；有限元中图分类号：TH138.5 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)05-0104-04引言阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流动方向，保护管路设备的正常运行。合理的选用阀门，并安装在正确的位置上，是系统安全可靠的运行和方便维护管理的重要保证。

收稿 日期 ：2013-01-25作者简介：李德远(1965-)，男，河北滦县人，高级工程师，本科，主要从事某艇监造工作。

通过实验，可以得到液控单向阀反向打开系统压力卸载的动态性能试验数据，如表 1所示。从中可以看出大流量液控单向阀小阀芯打开的瞬间即4645 ms时，出现了微小的压力冲击，压力峰值为35.3 MPa，是试验冲击压力的100.9%，完全符合标准《煤矿用液压支架》第3部分：《液压控制系统及阀》中对压力超调量的规定。

如表 1所示，从试验数据还可以看出，在卸载过程中释放的流量是非常大的，而大流量液控单向阀的作用关键就在于这个地方，在实现立柱下腔大量的高压液体短时间快速释放 的同时避免产生巨大的压力冲击。

表 1 大流量液控单向阀动态性能试验数据时间/ms 压力/MPa 流量/L·min 工作过程4620 35 O 压力开始变化4636 35.1 O 开始卸载4645 35.3 72 压力峰值4780 23 510 流量峰值5 结论本文分析了液压支架大流量液控单向阀的工作状态及动态特性需求，结合大流量液控单向阀的试验要求，对现有的几种大流量液控单向阀试验方法做了对比分析，在此基础上设计了采用蓄能器为动力源的快速加载系统。通过试验验证，该系统很好地满足了大流量液控单向阀动态性能试验的要求，且具有成本低、体积孝能耗少的优点，是-种值得研究推广的试验方法。