电磁先导阀是液压支架电液控制系统的核心装置,由于煤矿的特殊环境,必须满足GB3836.4本质安全要求,其驱动电磁铁最大工作电流被限制在200m A以内,可提供的电磁推力有限。目前,电磁先导阀阀芯开度基本在0.1mm左右,乳化液中的煤尘、污染颗粒等容易堵塞阀芯,使液压支架电液控制系统失效,影响煤矿的安全生产。本文基于现有电磁先导阀结构,适当增大阀芯开度,从根本上提高其自身的抗堵塞能力;通过对阀芯关键部件及其流场进行优化,改善电磁先导阀的响应特性和启闭特性,并搭建实验台测试优化后电磁先导阀的性能。论文的主要研究内容如下:(1)分析了电磁先导阀结构组成以及电液控制液压支架阀组的工作原理;通过对阀芯零件受力进行分析,构建电磁先导阀流量方程,建立了电磁先导阀工作过程的数学模型。(2)通过分析故障电磁先导阀发生堵塞的原因,将阀芯开度增大到0.3mm,并基于支持向量机算法对电磁先导阀复位弹簧进行优化;利用Simulink对结构优化后的电磁先导阀动态特性进行了仿真分析,得出了电磁先导阀打开和复位过程中阀芯位移、流量和液动力等特性的变化规律。(3)利用Fluent模拟电磁先导阀流场不同入口流速、不同出口压力和不同阀芯开度条件下的流场特性得出:流量越小,阀芯内流体流动越稳定,压力损失越小,阀的寿命越长;阀芯开度增大至0.3mm,不仅能提高电磁先导阀抗堵塞能力,还可以改善阀芯流场性能。(4)设计了电磁先导阀实验台,利用实验台对优化后的电磁先导阀启闭性能、响应时间和流量-压差特性进行了测试。结果表明:该电磁先导阀具有良好的抗堵塞能力,其启闭性能、响应时间和流量-压差特性都能够满足设计要求。