插裝閥在電液控制支架液壓系統中的應用
1、應(ying)用依據分析
移架(jia)速度低已成為(wei)制(zhi)(zhi)(zhi)約綜采(cai)(cai)產量(liang)的(de)(de)一個重(zhong)要(yao)因(yin)素。為(wei)加(jia)快(kuai)移架(jia)速度,在支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)液壓(ya)系統中采(cai)(cai)用(yong)(yong)插(cha)(cha)裝閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。插(cha)(cha)裝式方(fang)向(xiang)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)也是采(cai)(cai)用(yong)(yong)電(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)作(zuo)為(wei)先(xian)導(dao)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),對主閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(錐閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa))進行(xing)先(xian)導(dao)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi),控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)原理等(deng)同于電(dian)(dian)液操縱閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),但插(cha)(cha)裝閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)通(tong)流(liu)能(neng)(neng)力(li)(可達10000L/min以(yi)上)大、響應快(kuai)、工(gong)(gong)作(zuo)可靠(kao)等(deng)突出優(you)點(dian),是管(guan)式閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)無可比擬的(de)(de),使(shi)其更(geng)適(shi)于在支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)電(dian)(dian)液控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)系統中使(shi)用(yong)(yong),而無需研制(zhi)(zhi)(zhi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)電(dian)(dian)磁(ci)先(xian)導(dao)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)專(zhuan)用(yong)(yong)大流(liu)量(liang)主閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),既能(neng)(neng)滿足使(shi)用(yong)(yong)要(yao)求(qiu),又可改善工(gong)(gong)作(zuo)性能(neng)(neng),提高通(tong)用(yong)(yong)化程度,從根本上解決由管(guan)式閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)固有缺陷所產生的(de)(de)問題。
此外,采用(yong)插(cha)裝閥設計支架液壓系統還具有下(xia)列優勢:
(1)插裝(zhuang)閥的優點(dian)十分(fen)適合支架(jia)的工(gong)況。液壓(ya)支架(jia)的工(gong)況特點(dian)是:介質粘(zhan)度低、工(gong)作(zuo)壓(ya)力高、流量大(da)、工(gong)作(zuo)環境(jing)惡劣(lie)、介質污染嚴重。插裝(zhuang)閥的長處能(neng)得到充分(fen)發揮(hui)。
(2)符合流體傳(chuan)動技(ji)(ji)術的(de)發展趨勢(shi)。為(wei)降低使用(yong)(yong)成(cheng)本,消除(chu)環境污染,流體傳(chuan)動技(ji)(ji)術正向(xiang)(xiang)著使用(yong)(yong)純水介質方向(xiang)(xiang)發展。液壓支架是用(yong)(yong)同(tong)純水性質比較(jiao)接近的(de)高(gao)水基(ji)乳化液作(zuo)(zuo)為(wei)工作(zuo)(zuo)介質,很有可能(neng)成(cheng)為(wei)該技(ji)(ji)術發展成(cheng)果的(de)受益者,正趨向(xiang)(xiang)于(yu)(yu)采(cai)(cai)用(yong)(yong)純水工作(zuo)(zuo)介質。由(you)于(yu)(yu)水的(de)粘度低,要求閥的(de)密(mi)(mi)封性好,以提高(gao)系統的(de)效率。插裝閥采(cai)(cai)用(yong)(yong)錐面(mian)密(mi)(mi)封,具有優良的(de)密(mi)(mi)封性能(neng),更適于(yu)(yu)在(zai)純水介質中工作(zuo)(zuo),應作(zuo)(zuo)為(wei)純水支架的(de)首選閥種。
(3)抗污(wu)染(ran)能力強、工作(zuo)可(ke)靠。支架工作(zuo)在(zai)采煤面(mian),介質污(wu)染(ran)程度高,使(shi)閥(fa)芯磨(mo)損嚴重,縮短了閥(fa)的(de)使(shi)用壽命,由此也導致了支架的(de)各種故障,使(shi)工作(zuo)可(ke)靠性降低(di),增(zeng)加了維護時間(jian),降低(di)了工作(zuo)面(mian)的(de)生產(chan)(chan)率(lv)。插裝閥(fa)的(de)閥(fa)芯和(he)閥(fa)套間(jian)無嚴格的(de)配合要求,磨(mo)損輕,不(bu)易堵塞,也不(bu)會(hui)產(chan)(chan)生液壓卡緊現象(xiang),在(zai)介質較臟時仍能保證支架液壓系(xi)統正常、可(ke)靠地工作(zuo)。
(4)滿(man)足某(mou)些特殊工(gong)況的(de)(de)(de)需要(yao)(yao)。如用(yong)于(yu)周期來(lai)壓(ya)(ya)強烈(lie)的(de)(de)(de)堅硬且(qie)(qie)難(nan)以冒落頂板(ban)的(de)(de)(de)支撐(cheng)式(shi)支架,在老(lao)頂突(tu)然(ran)來(lai)壓(ya)(ya)時,立(li)柱下腔控制閥(fa)(fa)中的(de)(de)(de)安(an)全閥(fa)(fa),要(yao)(yao)通(tong)(tong)過很大的(de)(de)(de)瞬(shun)時流量(liang)(liang),普通(tong)(tong)安(an)全閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)通(tong)(tong)流能力遠不能滿(man)足通(tong)(tong)流要(yao)(yao)求(qiu),因而專(zhuan)門(men)設計了充氣式(shi)大流量(liang)(liang)安(an)全閥(fa)(fa),來(lai)適應這(zhe)種工(gong)況。但(dan)該(gai)種閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)結構復雜,制造難(nan)度大,裝(zhuang)(zhuang)配(pei)要(yao)(yao)求(qiu)高,工(gong)作可靠性差(cha),很難(nan)滿(man)足使用(yong)要(yao)(yao)求(qiu)。而且(qie)(qie),立(li)柱下腔還要(yao)(yao)裝(zhuang)(zhuang)設普通(tong)(tong)安(an)全閥(fa)(fa)來(lai)適應正常(chang)工(gong)況的(de)(de)(de)需要(yao)(yao),這(zhe)無疑會(hui)增加元件數(shu)量(liang)(liang)和制造成本(ben)。而采(cai)用(yong)插裝(zhuang)(zhuang)式(shi)溢流閥(fa)(fa),則能很容易解決這(zhe)一難(nan)題,又會(hui)使系統簡(jian)化。
2、工作原理分析
基于上(shang)述分(fen)析(xi),提(ti)出了(le)用插(cha)裝閥(fa)設計電(dian)液控制(zhi)(zhi)支架(jia)液壓系統(tong)的設計思想和方案,其(qi)工作(zuo)(zuo)(zuo)原理如(ru)圖1所示(shi)。該系統(tong)由(you)電(dian)氣(qi)和液壓兩(liang)部分(fen)組成,內儲(chu)支架(jia)動作(zuo)(zuo)(zuo)程序的微型計算(suan)機(中(zhong)央和支架(jia)控制(zhi)(zhi)器(qi))發出指令后(hou),插(cha)裝式方向閥(fa)中(zhong)的電(dian)磁先導(dao)閥(fa)先動作(zuo)(zuo)(zuo),啟(qi)閉相應的兩(liang)通(tong)錐閥(fa),接(jie)通(tong)或斷開立柱(zhu)或推移千斤(jin)頂(ding)的油路,使之按照一定(ding)順序動作(zuo)(zuo)(zuo)。立柱(zhu)或推移千斤(jin)頂(ding)的工作(zuo)(zuo)(zuo)狀(zhuang)況由(you)壓力和位移傳感器(qi)反饋(kui)到控制(zhi)(zhi)器(qi),控制(zhi)(zhi)器(qi)根(gen)據反饋(kui)信號決定(ding)下一個動作(zuo)(zuo)(zuo)。
由于中央控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)和支架(jia)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)相互(hu)聯網,故從中央控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)或各架(jia)的控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)都(dou)可以(yi)控(kong)制(zhi)(zhi)工作(zuo)面任何(he)一架(jia)支架(jia)的動作(zuo)。
中央控(kong)制器的(de)(de)作(zuo)用是控(kong)制和(he)協調每(mei)臺支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)控(kong)制器。此外,還能自動編程,修改(gai)系統(tong)參數,監測每(mei)臺支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)工作(zuo)狀況,顯示采(cai)煤機運行速(su)度(du)等。它可(ke)對(dui)支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)各(ge)個動作(zuo)進行單獨控(kong)制、順序控(kong)制、成組控(kong)制和(he)全自動控(kong)制。
支(zhi)架控制器通過(guo)(guo)插裝(zhuang)式方(fang)向(xiang)閥直接控制所在支(zhi)架,同時將(jiang)傳感器采集的工況(kuang)數據向(xiang)其它支(zhi)架和中央控制器發(fa)送。支(zhi)架液(ye)壓系統在接收到信號后,將(jiang)完成下列動作過(guo)(guo)程:
(1)升架(jia)立(li)柱(zhu)的(de)(de)動(dong)作由插裝式方向(xiang)(xiang)閥8控(kong)(kong)制,當(dang)方向(xiang)(xiang)閥8中先(xian)導(dao)閥的(de)(de)電(dian)磁鐵1YA通(tong)電(dian),2YA斷電(dian)時(shi),該閥切(qie)換到左位,4個(ge)2通(tong)閥中的(de)(de)b和d的(de)(de)上腔(qiang)(qiang)通(tong)壓力油(you),處(chu)于關(guan)閉狀(zhuang)態,a和c的(de)(de)上腔(qiang)(qiang)通(tong)油(you)箱(xiang),處(chu)于開啟(qi)狀(zhuang)態,泵站提供(gong)的(de)(de)壓力液(ye)經(jing)2通(tong)閥c和液(ye)控(kong)(kong)單向(xiang)(xiang)閥(此時(shi)液(ye)控(kong)(kong)單向(xiang)(xiang)閥中的(de)(de)二位三通(tong)先(xian)導(dao)閥處(chu)于圖示位置,工作同于普通(tong)單向(xiang)(xiang)閥)中的(de)(de)2通(tong)閥進入立(li)柱(zhu)的(de)(de)下腔(qiang)(qiang),立(li)柱(zhu)上腔(qiang)(qiang)的(de)(de)乳化液(ye)經(jing)方向(xiang)(xiang)閥8中的(de)(de)二通(tong)閥a回液(ye),立(li)柱(zhu)伸出,實現升架(jia)。
立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)無桿腔(qiang)(qiang)油路上設有(you)插(cha)裝式液(ye)控單向(xiang)閥(fa)和(he)溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)組成的(de)(de)(de)(de)控制閥(fa)組,當(dang)頂(ding)梁接觸頂(ding)板,立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)上升到(dao)泵(beng)站卸(xie)載壓(ya)(ya)(ya)力(li)時(shi)(shi),液(ye)控單向(xiang)閥(fa)關閉,支架(jia)達到(dao)初撐力(li);此后(hou),隨著頂(ding)板的(de)(de)(de)(de)下(xia)沉,使(shi)立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)上升到(dao)溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)調(diao)定(ding)開啟壓(ya)(ya)(ya)力(li)時(shi)(shi),溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)開啟卸(xie)載,立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)又降(jiang)低(di),當(dang)立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)降(jiang)低(di)到(dao)溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)閉合壓(ya)(ya)(ya)力(li)時(shi)(shi),溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)又關閉。此后(hou),將重復上述過程(cheng),使(shi)立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)在(zai)溢(yi)(yi)流(liu)(liu)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)調(diao)定(ding)值附近變化,支架(jia)工作在(zai)恒(heng)阻支撐狀態。由于插(cha)裝閥(fa)的(de)(de)(de)(de)響(xiang)應速(su)度快,使(shi)立(li)(li)(li)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)下(xia)腔(qiang)(qiang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)變化小(xiao),支架(jia)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)阻支撐性(xing)好,利(li)于頂(ding)板的(de)(de)(de)(de)管理(li)。
該系統在支架的(de)升架過程中也(ye)實現(xian)了初撐、增阻和(he)恒阻3個階段,初撐力(li)的(de)大(da)小(xiao)由(you)泵站壓力(li)決(jue)定,工作(zuo)阻力(li)的(de)大(da)小(xiao)由(you)溢流閥的(de)調定壓力(li)決(jue)定。
(2)降(jiang)架當使插(cha)裝式方(fang)向閥(fa)8中(zhong)先(xian)導(dao)閥(fa)的(de)(de)電(dian)磁鐵2YA通電(dian),1YA斷電(dian)時(shi),該閥(fa)切(qie)換到(dao)右位,4個(ge)二(er)(er)通閥(fa)中(zhong)的(de)(de)a和c的(de)(de)上(shang)腔通壓力油,處(chu)于(yu)(yu)關(guan)閉狀態(tai),b和d的(de)(de)上(shang)腔通油箱,處(chu)于(yu)(yu)開(kai)啟狀態(tai),泵(beng)站提(ti)供的(de)(de)壓力液(ye)(ye)經(jing)二(er)(er)通閥(fa)b進(jin)入立柱的(de)(de)上(shang)腔,同時(shi)將液(ye)(ye)控(kong)單(dan)(dan)向閥(fa)中(zhong)的(de)(de)先(xian)導(dao)閥(fa)切(qie)換到(dao)右位,使其中(zhong)二(er)(er)通閥(fa)的(de)(de)上(shang)腔通油箱,處(chu)于(yu)(yu)開(kai)啟狀態(tai),立柱下腔的(de)(de)油液(ye)(ye)經(jing)液(ye)(ye)控(kong)單(dan)(dan)向閥(fa)中(zhong)的(de)(de)二(er)(er)通閥(fa)回(hui)液(ye)(ye),立柱縮回(hui),實現(xian)降(jiang)架。
降(jiang)架結束后,將(jiang)方向閥中(zhong)先導閥置于(yu)圖示中(zhong)間閥位(wei)(1YA和2YA均斷電),此時,4個二通(tong)閥的上腔均通(tong)壓力油,處于(yu)關(guan)閉(bi)狀態,立(li)柱(zhu)的兩腔油路(lu)也均被封閉(bi),支架停留在某(mou)一(yi)高度(du)位(wei)置,準備(bei)移架
(3)推(tui)(tui)(tui)溜(liu)(liu)和移(yi)(yi)(yi)架(jia)推(tui)(tui)(tui)移(yi)(yi)(yi)千(qian)斤(jin)頂(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)動(dong)作由插裝(zhuang)式方(fang)向閥(fa)9控(kong)(kong)制,當將(jiang)方(fang)向閥(fa)中的(de)(de)(de)先導閥(fa)置于右位(4YA通(tong)電,3YA斷(duan)電)和左位(3YA通(tong)電,4YA斷(duan)電時(shi))時(shi),分(fen)別控(kong)(kong)制著(zhu)推(tui)(tui)(tui)移(yi)(yi)(yi)千(qian)斤(jin)頂(ding)(ding)(ding)活(huo)塞(sai)桿的(de)(de)(de)伸出和縮回,實現推(tui)(tui)(tui)溜(liu)(liu)和移(yi)(yi)(yi)架(jia)。推(tui)(tui)(tui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)作完(wan)成(cheng)后,將(jiang)先導閥(fa)置于中位(3YA和4YA斷(duan)電),4個二通(tong)閥(fa)e、f、g、h的(de)(de)(de)上(shang)腔均通(tong)壓力油(you),處于關閉狀態,推(tui)(tui)(tui)移(yi)(yi)(yi)千(qian)斤(jin)頂(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)兩腔油(you)路均被封閉,推(tui)(tui)(tui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)作停(ting)止。在接到新的(de)(de)(de)指令(ling)后,支架(jia)將(jiang)開(kai)始下(xia)一個動(dong)作循環。
當將方向閥(fa)(fa)中的(de)電磁先導閥(fa)(fa)換成(cheng)手動閥(fa)(fa)時,即能(neng)用插(cha)(cha)裝閥(fa)(fa)設(she)計現有手動控(kong)(kong)制(zhi)方式支架(jia)的(de)液(ye)(ye)(ye)壓系(xi)(xi)統,以改善支架(jia)的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)性(xing)(xing)能(neng)、提高其工(gong)作(zuo)(zuo)可靠性(xing)(xing)。分析(xi)表明,用插(cha)(cha)裝閥(fa)(fa)設(she)計的(de)電液(ye)(ye)(ye)控(kong)(kong)制(zhi)支架(jia)的(de)液(ye)(ye)(ye)壓系(xi)(xi)統,能(neng)滿足支架(jia)的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)要求,基于同樣(yang)的(de)原(yuan)理,可用插(cha)(cha)裝閥(fa)(fa)設(she)計出所有類型(xing)和型(xing)號的(de)液(ye)(ye)(ye)壓支架(jia)的(de)液(ye)(ye)(ye)壓系(xi)(xi)統。
3、可(ke)行性分析
(1)插(cha)裝閥的(de)性(xing)能特點(dian)適合液壓支(zhi)架的(de)工況,能滿足其使用(yong)要求。
(2)現代支(zhi)架液壓(ya)(ya)系統中所使用的(de)(de)(de)各(ge)種閥(fa)件的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)均可(ke)用相(xiang)應的(de)(de)(de)插裝閥(fa)實現,用插裝閥(fa)可(ke)設計所有類型(xing)(xing)和型(xing)(xing)號的(de)(de)(de)電液控制支(zhi)架的(de)(de)(de)液壓(ya)(ya)系統。
(3)插(cha)裝閥易(yi)于(yu)集成的優點,可使控制閥組的結構較(jiao)為緊(jin)湊,便于(yu)安裝。
(4)已有成熟(shu)的(de)電液控制系統和(he)防爆(bao)型(xing)電液控制元(yuan)件(jian)可(ke)供(gong)選用。
(5)插裝(zhuang)閥(fa)元件的生產已形成(cheng)系列化和通用(yong)化,制造和使用(yong)成(cheng)本相對較(jiao)低。
用插(cha)裝閥設計和裝配支架液壓系(xi)統,在(zai)技術上(shang)無障礙,經濟上(shang)可行。
4、結(jie)語
(1)插裝閥便于(yu)實(shi)現電液(ye)(ye)控(kong)制(zhi)、通流能力大和(he)響應(ying)快的(de)優點尤其(qi)適應(ying)采用(yong)(yong)電液(ye)(ye)控(kong)制(zhi)的(de)液(ye)(ye)壓支架的(de)工況,用(yong)(yong)其(qi)設計(ji)的(de)支架液(ye)(ye)壓系統(tong),性能優越(yue),能滿足使用(yong)(yong)要(yao)求和(he)快速(su)移(yi)架的(de)需要(yao),利于(yu)實(shi)現通用(yong)(yong)化(hua)、系列化(hua)和(he)標準化(hua)。
(2)插裝(zhuang)閥優(you)良(liang)的密封性能,更(geng)適于(yu)在采(cai)用純(chun)水介質的純(chun)水支(zhi)架中應用。
(3)插裝閥的抗污(wu)染(ran)能力強,在介質較(jiao)臟時,不易堵塞(sai),磨損較(jiao)輕(qing),可延長閥類元件的使(shi)用壽命,減(jian)少故障(zhang),提高(gao)支(zhi)架液(ye)壓系統的工作可靠性。
(4)用插裝(zhuang)閥設計電液控制支架(jia)的液壓系統,順應生(sheng)產要求,符合(he)綜采工作面頂板支護技術(shu)和流體傳動技術(shu)的發(fa)展(zhan)趨勢,技術(shu)上(shang)無障礙(ai),經濟(ji)上(shang)可行,值得推(tui)廣。
