摘要:高压大流量安全阀是保护液压支架不被高压破坏的装置，其作用是在液压支架的乳化液产生破坏高压的同时及时将压力值降低，从而实现保护液压支架的目的。随着经济社会的发展，大流量安全阀愈来愈受到煤矿机械的广泛认可。

本文在满足上述典型工况的条件下，以提高高压大流量安全阀设计水平和完善实验手段为目标，理论分析和实验验证相结合，围绕安全阀主要技术参数设计、结构设计和实验台设计等关键问题展开了研究。相关研究工作主要包括以下5个方面：

（1）分析大流量液压支架安全阀的工作介质液体的性能

（2）利用 Fluent 软件对阀口流场静压、动压、速度等方面进行了三维仿真分析。

（3）利用机械系统动力学分析软件 ADAMS 和机电液系统仿真软件AMESim对高大流量安全阀进行建模与联合仿真分析。

（4）设计了高压大流量安全阀综合性能实验台液压系统，对实验台的关键

元部件进行设计及选型，同时设计了基于 LabVIEW 的测试系统。

（5）对四种不同阀芯结构的安全阀进行了冲击性能实验，通过实验得出方案4安全阀在卸载流量和稳定性方面最优。

关键词: 安全阀；高压；大流量；实验台；设计

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 安全阀的基本特征-2

1.1.1 安全阀的定义-2

1.2 安全阀的工作原理及分类-2

1.2.1 安全阀的工作原理-2

1.2.2 安全阀分类及结构-3

1.3 安全阀的优缺点-4

1.3.1 安全阀的特点-4

1.3.2 柱塞式安全阀-4

1.3.3 平面式安全阀-4

2 安全阀的设计-5

2.1 安全阀的结构设计-5

2.2 参数计算-5

2.2.1 安全阀的的关闭压力，开启压力和排放压力-5

2.2.2 卡套尺寸-5

2.2.3 压力损失-6

2.2.4 弹簧的选择-7

2.2.5 阀芯的设计-12

2.2.6 密封的设计-13

2.2.7 螺纹的设计-16

2.2.8 阻尼器的设计-18

3 安全阀的建模-23

3.1 安全阀的数学模型-23

3.2 阀芯的受力平衡方程线性化后的拉普拉斯变换表达式-24

3.3 流过阻尼孔的流量方程-24

3.4 流过小阻尼孔的流量方程线-25

3.5 阀腔及柱腔的流量连续方程-25

3.6 立柱活塞的受力平衡方程-25

4 安全阀的仿真-26

4.1 仿真的概念-26

4.2 计算机仿真-26

4.3 仿真的作用-26

4.4 仿真算法-27

4.5 计算机仿真的一般过程-27

4.6 Simulink 简介-28

4.7 安全阀的Simulink仿真-29

4.8 模拟方法-31

4.9 ANSYS模拟过程-32

结论-37

致谢-38

参考文献-39