凿岩钻车是矿山用于钻凿炮孔的一种设备,但由于凿岩系统中的溢流阀普遍存在着调压偏差大,压力振摆,动作不灵敏,压力损失大,噪声大等问题,在定压溢流和超压保护过程中的振荡失稳行为致使钻臂抖动,定位精确度不高,排渣困难,影响凿岩作业的效率。溢流阀是通过阀口的溢流作用,使被控制系统或回路的压力维持恒定,实现调压、稳压和限压的目的。如何使凿岩系统回路减振降噪,并有效保障凿岩钻车的持续工作能力,得到了越来越多的国内外学者的关注。本论文以凿岩溢流阀为研究对象,围绕其失稳特性进行相关研究。针对可压缩流工作介质,提出了将溢流阀等同于理想收缩喷管的方法。将溢流阀的流动状态分为三种,即亚临界、临界和超临界。根据流量比和背压比的关系曲线,将亚临界和临界流动状态用近似四分之一椭圆的轨迹来描述,并得到溢流阀的椭圆方程流量特性曲线。针对不可压缩流工作介质,基于非光滑分岔理论和延拓法,分析了锥阀溢流阀的失稳现象。为了提高其稳定特性,分析了系统回路中锥阀溢流阀的结构特点,考虑管道的弹性和阀芯碰撞阀座时的能量损失,建立了溢流阀的无量纲动力学数学模型,进行线性稳定性和Lyapunov指数分析。利用软件XPPAUT和MATLAB得到不同开启压力的相位和向量场分布图,和不同初值条件下阀芯在时域上的运动轨迹。画出单参数和双参数分岔图,理论分析Hopf分岔、极限环鞍结点分岔、广义Hopf分岔和尖点分岔等分岔现象,分析了典型的阀芯在时域上的开启高度和频谱图。对可压缩流和不可压缩流工作介质,分析了反冲盘式阀芯溢流阀的动作原理。建立了溢流阀的升力数学模型,分析了阀芯结构对升力特性的影响。介绍了衡量溢流阀流量特性的技术参数,分析了阀芯开启高度对流量特性的影响。进行了溢流阀的升力特性实验,得到了实测升力和阀进出口压差在不同开启高度和流量下的特性曲线。对理论和实测升力进行了对比分析,得到了局部阻力系数和阀芯等效面积在不同开启高度和流量下的变化规律。分析了静态失稳和动态失稳的表现形式,进行了溢流阀的失稳特性实验,利用变频器的可编程多段速功能实现泵流量的多段输出,研究流量、开启压力和入口管长度对失稳特性的影响因素。分析了频跳失稳时的水锤现象,对理论和实测水锤增压进行了对比分析。通过本文的理论分析、仿真模拟和实验验证,为凿岩系统溢流阀稳定性的设计和研究提供了一定的理论指导和依据。