乳化液泵站是井下综采工作面支护设备的动力装置,是实现采煤工作面安全、高效、高产的关键设备,综采技术的快速发展对乳化液泵站的供液质量提出了更高的要求。然而目前针对矿用乳化液泵站的高压大流量溢流阀的研究尚不完善,由于传动介质不同,普通溢流阀难以满足乳化液泵站对灵敏度、稳定性和可靠性的要求。而作为乳化液泵站重要的控制和过载保护元件,溢流阀的性能好坏关系到乳化液泵站能否正常运行。针对目前矿用乳化液溢流阀研究中存在的不足,本文在考虑到乳化液特殊性质的前提下,对高压大流量乳化液溢流阀进行结构设计和性能分析,并采用数字控制方式提高溢流阀的控制精度和工作性能。本课题由山东省科技发展计划项目“工程机械高性能液压元件检测技术及装备研究”支持。本文首先分析了数字溢流阀的国内外研究现状,并提出了数字式大流量乳化液溢流阀的控制方案,根据设计方案对溢流阀进行尺寸计算和静态特性校核,建立溢流阀的数学模型并利用Matlab/Simulink分析溢流阀的响应情况和影响因素。利用AMESim平台搭建溢流阀物理结构液压仿真模型,仿真分析溢流阀的静态、动态工作特性,以及各结构参数对动态响应的影响,从物理结构角度分析溢流阀工作特性的影响因素。基于Pumplinx对溢流阀内部三维流场进行整体动态数值模拟,分别对导阀、主阀以及完整溢流阀内部流场的压力、速度、湍动能等云图进行分析,研究瞬态和稳态下阀体内部可能出现涡流和气蚀损伤的区域,并通过对比仿真分析了关键结构对溢流阀流场分布和动态性能的影响,验证结构设计的可行性。建立了基于AMESim的溢流阀模拟工作环境和基于Simulink的数字控制系统,通过AMESim-Simulink接口实现电液联合仿真,仿真结果表明数字控制系统可以提高溢流阀的工作性能,同时所设计的数字溢流阀可以根据实际工况进行压力调整,满足设计要求。本文对数字式大流量乳化液溢流阀从结构设计、数学模型、动态特性、整体流场以及电液协同控制等角度进行全面综合的分析,为完善乳化液泵站配套溢流阀的研究提供了的理论支持和参考依据。