在液压支架的液压控制系统中,基本上都是采用由先导阀驱动的主阀来控制油路的通断。随着液压支架要求的移动速度加快,主阀的流量逐渐增加,则对应的电磁先导阀的流量也要增加,但目前常用的本质安全型电磁先导阀的流量都较小,为1.6L/min,这使得研发设计大流量的电磁先导阀变得越来越重要。另外,大流量的电磁先导阀还可以直接替代小流量液控系统中的电磁先导阀与主阀的组合结构,简化系统,还提高了工作效率。本文通过分析常用电磁先导阀的结构形式,设计出一种由螺线管式电磁铁与操纵力较小的陶瓷球式阀芯的组合结构的大流量电磁先导阀(也称作电磁球阀)。通过对各个零部件进行受力分析与计算,推导出电磁球阀的数学模型。并用MATLAB软件对该数学模型进行参数化数值求解,确定相关参数的初始值,并研究其动态性能。然后利用AMESim软件,搭建由电磁球阀直接控制液压缸与负载的机电液耦合系统,分析阀芯位移、出口压力、出口流量与压力流量等特性。结果表明,设计的大流量电磁球阀响应快,仅用0.006s便实现阀口稳定开启,其超调量也较小,仅0.2mm,在1.9MPa的压差下,电磁球阀的出口流量达到8.3L/mmin,动态性能与压力流量特性优异,完全符合设计要求。另外,阀芯行程、阀座锥角、阻尼销配合间隙和固定阻尼孔直径等关键参数对电磁球阀特性的影响较大,需合理选择其参数值。最后运用FLUENT软件对大流量电磁球阀的内部流场进行数值分析,得到流场的压力云图、速度云图、湍动能云图和速度矢量图,并讨论不同结构尺寸时的流场性能,为其流道结构的优化提供依据。仿真结果表明,锥面阀口处压降梯度值较大,此处油液速度也最大,最高达到18.7m/s,湍动能很大,最高达到1080kgm2/s2,但由于设计的电磁球阀的流道结构相对比较合理,没有出现明显的负压区和漩涡区,进出口处的压力分布均匀,油液的流动也均为标准的层流状态。另外,开口度、阀座锥角和压差对其流场性能影响较大,当开口度为0.4-0.5mm、阀座锥角为30°-35°、压差在额定范围之内时,流场的综合性能较好。本文在大流量的电磁球阀的结构设计、数学模型的参数化分析以及结构优化设计方面,得出了一系列行之有效的研究方法,为大流量的电磁球阀的进一步研究做出参考依据。