FAD200-50安全阀公称流量启溢闭特性试验的实现方法

FAD200/50安全阀公称流量启溢闭特性试验的实现方法摘要：安全阀是组成煤矿液压支架液压系统的重要元件之一，它对支架液压系统的安全稳定具有重要作用。通过试验证明，该试验方法操作简单方便，试验结果可靠。abstract:thesafetyvalveisoneofthemostimportantcomponentsofhydraulicsystemofcoalminehydraulicsupport,anditplaysanimportantroleinthesafetyandstabilityofhydraulicsystem.theexperimentprovedthatthistestmethodwassimpleandconvenientinoperation,andtheresultswerereliable.关键词：安全阀；启溢闭特性试验；千斤顶keywords:safetyvalve；opening,overflowingandclosingcharacteristictest；jack1概述安全阀是用来限制液压系统或系统局部液腔压力的阀类，主要对液压支架的缸体和支撑结构起保护作用。安全阀主要有额定压力和额定流量两个技术特征，安全阀的公称压力是指安全阀的调定压力值，公称流量则是指在允许的压力范围内所通过的流量值。安全阀调定压力为千斤顶闭锁腔封闭压力，当闭锁腔压力大于安全阀调定压力时，高压液体推动阀芯压缩弹簧移动，开启泄压保证安全。当液压支架的顶梁受到的压力增长非常迅速时，立柱下腔的乳化液被迅速压缩，压力也很快随之升高，当达到安全阀的调定压力时，安全阀开启并开始溢流。如果压力足够大时，溢流量可能达到公称流量。如果安全阀不能及时的发挥其作用，将立柱下腔的高压液体泄出，那么立柱下腔压力会继续增加，当压力达到一定值时会破坏支撑结构。此外，当安全阀迅速泄压，立柱下腔的压力降低到一定水平后阀芯应及时复位，若还不能及时复位的话，会造成立柱下腔压力偏低，致使液压支架对顶板的支撑力不足，不能发挥支架支护顶板的有效性能。所以当局部液腔压力快速增加时，安全阀既要及时开启将高压液体泄出，又能及时复位闭锁住液腔内的压力，故而安全阀的性能好坏直接影响支架支护能力的发挥和安全系数。为了保证出厂安全阀的质量和可靠安全运行，故对安全阀要进行公称流量启溢闭特性试验。只有符合gb25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀》中的要求才准予出厂。一般液压支架用阀综合试验台的额定流量都很小，达不到被试阀的公称流量，而高压泵源的额定压力为31.5mpa，达不到被试阀的公称压力。该文就设计一种如何进行安全阀的公称流量启溢闭特性试验的方法，并已fad200/50安全阀为例做了详细分析。2被试安全阀的技术特征额定压力：50mpa；额定流量：200l/min；工作范围：40～50mpa。当作用在安全阀阀芯上的高压液体的压力高于安全阀的开启压力时，在高压液体的作用下阀芯移动，高压液体通过阀芯上的小孔释放压力；随着压力的释放压力逐渐降低，当阀芯上的压力低于开启压力时，阀芯复位，安全阀关闭。通过试验证实：当安全阀受到快速来压时，安全阀溢流时的压力值会高于或低于公称压力值。从以上的分析可以得出，安全阀的溢流压力应在一个范围内波动，最终稳定在一个压力值。在安全阀的公称流量范围内，为了确保液压支架的支撑结构和缸体不会因过载而被破坏，安全阀的开启压力与溢流压力的最大值pmax不能超过公称压力的1.25倍；同时，当安全阀开启泄压后，为了保证支架有效地支护顶板，发挥其承载性能，要求安全阀的溢流压力和闭合压力的最小值pmin不能低于公称压力的90%。所以要求安全阀在开启、溢流、关闭的整个工作过程中，要确保立柱下腔的压力始终满足启、溢、闭特性及范围，如图1所示。由以上分析可以得出图1中p1=50×125%mpa=62.5mpa，p2=50×90%mpa=45mpa。故该安全阀的启溢压力范围为45mpa～62.5mpa。3试验的主要设备和方法3.1检验试验台主要技术参数：①最高测试压力60mpa；③油液压站电机功率4kw；④乳化液压站电机功率1.6kw；⑤操作台控制输出口4路；⑥配备外接乳化液进口。3.2高压泵源主要技术参数：①额定流量：400l/min②额定压力：31.5mpa③功率：250kw④电压：380v3.3试验方法根据gb25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀》中的性能要求和试验方法对被试安全阀进行公称流量启溢闭特性试验。使阀开启，公称流量溢流持续0.5s以上，然后迅速切断供液，至压力计值稳定为止为试验全过程，记录试验结果，每个阀进行3次。系统压力为阀的公称压力的1.2倍以上，既系统压力为60mpa以上，而高压泵源的公称压力为31.5mpa，公称流量为400l/min。虽然高压泵源的流量为400l/min，能够达到安全阀的公称流量，但是它的公称压力却为31.5mpa，达不到试验的要求。检验试验台的最高压力虽然能够满足试验的要求，但其最大流量却很小，远远不能达到安全阀的公称流量200l/min的要求。可见高压泵源的额定压力不能满足试验的需求，所以为了达到试验的目的，需要一个增压缸来对高压泵源的压力进行增加来满足试验的要求。考虑到实验室现有的设备和成本，选用160/105-900千斤顶作为增压缸，是利用千斤顶上、下腔截面积的不同起到增压的目的，试验原理图如图2所示。千斤顶上、下腔的压强分别为p上、p下，则p上?仔r■■=p下?仔r■■故：p上=p下■=31.5×■mpa=73.1mpa每个单位时间内，千斤顶上下腔所流的乳化液的体积是相等的，故：q上=q下■=400×■l/min=172.3l/min其中q上、q下分别代表上、下腔的流量。由以上式子可以看出使用千斤顶增压以后的公称流量和压力都基本符合试验要求。试验时，打开球形截止阀2（当进行100l安全阀公称流量启溢闭特性试验时该阀起截流作用），关闭球形截止阀5。启动高压泵源，通过操作换向阀3，向千斤顶的下腔供液，随着供液，千斤顶上腔压力增大，当压力达到安全阀的调定压力时，上腔液体随着安全阀的开启溢流。要使千斤顶活塞杆收回时，打开球形截止阀5，通过操作换向阀3向千斤顶的上腔供液，从而可以实现对每个安全阀进行三次启溢闭特性试验的要求。整个试验过程中的压力变化通过高压胶管连接到试验台上的压力感测器，通过压力感测器将模拟信号转变为数字信号，可以实时的在计算机屏幕上显示压力变化的曲线，并保存全过程的压力变化曲线，试验结果见图3。从图中的压力变化曲线可以看出，试验结果基本符合要求。千斤顶体积相对比较大一些，并且在进行试验时千斤顶要进行伸缩运动，所以千斤顶的安放和固定需要一个特殊的工具。故根据实际需要设计了千斤顶固定工装，该千斤顶固定工装还增加了安放换向阀的位置。通过紧固件将换向阀固定在一个平台上，使对换向阀的操作更加简单方便，并且使整个试验中实验设备的摆放和管路的连接更加容易和节省空间。经过实际使用证明该工装非常牢固稳定。4结论通过实际应用证明，使用千斤顶来增加试验系统中的压力来满足试验要求，该试验方法能很好的利用试验室现有的设备，实现安全阀的公称流量启溢闭特性试验，降低了购买新设备的成本，并且操作方便简单。通过连续几次的试验，观察流量计的示数为180.5～187.7l/min，基本符合被试阀的公称流量。通过试验得到的压力变化曲线（图3），基本与图1中的安全阀公称流量启溢闭特性曲线一致，所以该试验方法能达到gb25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀》标准中对安全阀公称流量启溢闭特性试验全部要求。参考文献：[1]韩伟,王国法.《中华人民共和国国家标准.gb25974.3-2010煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀》.北京：中国标准出版社，2011.[2]王国法.液压支架技术[m].北京：煤炭工业出版社，1999.[3]李秀轩.液压支架大流量安全阀的研究[j].煤矿机电，2001,02:4-6.[4]王永强.新型液压支架用安全阀动态特性的研究与分析[d].郑州大学，2007,46.[5]王守城.液压传动与控制[m].北京：北京大学出版社，2006.