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　　[摘 要]为了克服现有大流量安全阀冲击实验系统的不足，设计了一种新型的实验系统，该实验系统采用以蓄能器为动力源的快速加载方式，具有体积小、能耗低、造价低等优点，能很好的适用于大流量安全阀冲击性能实验。

　　[关键词]大流量安全阀；冲击性能；液压系统

　　中图分类号：THl37 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）23-0005-01

　　大流量安全阀是液压支架最为重要的元件之一，用于限定立柱内的最高压力，能在冲击地压发生时快速释放大量的高压乳化液，从而防止过高压力对立柱造成的致命性破坏。大流量安全阀在冲击作用下应具有卸载流量大、灵敏度高、稳定性好的动态性能，因此对其试验台的设计有较高的要求[1]。然而国内针对大流量安全阀冲击性能试验台的研究较少，现有的各种实验系统也存在诸多的不足。因此，开展新型大流量安全阀冲击性能试验台的研究具有极其重要的意义。

　　1.现有大流量安全阀动态性能试验系统分析

　　（1）多泵供液实验系统

　　多泵供液实验系统原理图如图1所示，它是利用多台乳化液泵站向被试安全阀提供稳定的压力和流量，开始流量通过换向阀4卸载，安全阀7前压力为零，迅速关闭换向阀，给定被试安全阀阶跃的压力信号，使安全阀开启溢流。采集安全阀前压力、流量数据，检测压力、流量随时间的响应[2]。泵供液系统体积大，造价高，消耗功率大，适用于小流量阀的试验。

　　（2）落锤冲击试验系统

　　落锤冲击试验系统通过改变重物质量m和冲击高度h，模拟不同大小的冲击负载。但是其体积大，造价高，冲击之后负载迅速消除，持续时间短，对数据采集要求较高[3]。

　　（3）伺服液压冲击试验系统

　　伺服加载冲击试验台原理如图2所示：被试安全阀装于立柱中，通过缸5对立柱进行加载，大流量伺服系统控制加载缸的动作[4]。该实验系统成本高，系统复杂，且对液压介质要求苛刻，难以应用于以乳化液为介质的液压元件试验。

　　2.新型大流量安全阀冲击性能试验台液压系统

　　上述分析表明，现有的大流量安全阀冲击实验系统存在诸多不足，为此，本文提出一种适合大流量安全阀冲击性能测试的实验系统。该系统原理图如图3所示，该系统主要由油泵站1、蓄能器群5、插装阀组7、增压缸12、被试安全阀15、换向阀3、乳化液泵站13等液压元件、仪表及管路组成。泵站1为系统提供压力油，经蓄能器组5积聚能量，冲击试验时插装阀组7迅速打开，推动增压缸12，为被试安全阀15提供高压大流量乳化液，乳化液泵站13用来推动增压缸回程及为安全阀提供一定的背压。该系统以蓄能器为动力源，可为系统提供短时大流量的高压液体，为被试安全阀提供近似阶跃的压力和流量，模拟液压支架在顶板来压时所受冲击载荷的工况。该系统实现功能介绍如下。

　　（1）大流量安全阀开启压力的测定

　　大流量安全阀的开启压力pk是指安全阀开始溢流的最低压力。试验时，关闭截止阀4.1、4.2、4.3，大流量开关阀7关闭，截止阀4.4打开，调节泵站1溢流阀压力使之缓慢上升，当增压缸12活塞杆开始缓慢移动时，此时压力传感器10.2的示数即为安全阀的开启压力。

　　（2）冲击试验过程

　　大流量安全阀的冲击试验可分为三个阶段：充液阶段、冲击加载阶段和冲击油缸回程阶段。充液阶段：换向阀3.1、3.2、大流量开关阀7处于图示位置，均为闭合状态，增压缸12活塞位于最左端；乳化液泵站1向蓄能器5充液。冲击加载阶段：当蓄能器达到预设充液压力p2后，油泵站溢流阀溢流。然后乳化液泵站13对被试安全阀15进行预加压，使缸12右端压力为被试安全阀15额定压力的60%。大流量开关阀电磁阀7.5得电，插装阀7.3关闭；然后电磁阀7.4得电，插装阀7.2打开，主插装阀7.1上端压力降低，主阀芯开启快速通流；经增压缸右腔12右端形成高压，被试安全阀15开启溢流。蓄能器压力随着液体的排出而降低，当降至压力p1时，安全阀15关闭；电磁阀7.4失电，插装阀7.2关闭，电磁阀7.5得电，插装阀7.3打开；主插装阀7.1闭合，冲击过程结束。记录压力传感器10.2所示压力p、位移传感器14所示位移s，则安全阀流量（其中A为液压缸12无杆腔面积），得到压力、流量随时间的变化曲线。冲击油缸回程阶段：大流量开关阀7关闭；换向阀3.1通电，液控单向阀4打开；同时换向阀3.3通电，乳化液推动油缸左移，到达起始位置。

　　液控单向阀4、单向阀2.2用于防止液体倒流及保护其它元件免受高压冲击破坏；插装阀8及安全阀9用于保护系统；电磁阀7.7用于试验完成后释放系统的压力。

　　3.结论

　　在分析现有大流量安全阀动态性能试验系统的基础上，提出了一种以蓄能器为动力源的新型实验系统。对该系统的组成、功能及工作过程进行了论述。于传统的实验系统相比，该新型实验系统具有体积小、能耗小、造价低及流量适应范围大等优点。

　　参考文献

　　[1] 王温锐，赵继云，谢腾飞等.液压支架大流量安全阀动态性能实验系统仿真[J]. 矿山机械. 2010，8（23）：12-14.

　　[2] 谢宏晓.煤矿液压支架用阀试验台及其关键元件的研制[D].华中科技大学，2006.

　　[3] 陈焕瑛.捷克液压支架抗冲击保护装置[J].煤炭科学技术，1985（8）.

　　[4] 隗金文，王慧，李晓豁.液压支架用大流量安全阀的动态试验及其性能分析[J].煤矿机械，1993（1）.