插裝閥在電液控制支架液壓系統中的應用
1、應用依據(ju)分析(xi)
移架(jia)速度(du)低(di)已成(cheng)為(wei)制(zhi)(zhi)約綜采產(chan)量(liang)的一個重(zhong)要(yao)因素(su)。為(wei)加快(kuai)移架(jia)速度(du),在支架(jia)的液(ye)壓系(xi)統中(zhong)采用插(cha)裝(zhuang)(zhuang)閥(fa)。插(cha)裝(zhuang)(zhuang)式(shi)方(fang)向閥(fa)也是采用電磁(ci)閥(fa)作(zuo)為(wei)先導(dao)閥(fa),對主(zhu)閥(fa)(錐(zhui)閥(fa))進行先導(dao)控(kong)制(zhi)(zhi),控(kong)制(zhi)(zhi)原(yuan)理等同于(yu)電液(ye)操(cao)縱閥(fa),但插(cha)裝(zhuang)(zhuang)閥(fa)的通流能力(可(ke)達10000L/min以上)大、響(xiang)應快(kuai)、工作(zuo)可(ke)靠(kao)等突出優點,是管式(shi)閥(fa)無可(ke)比(bi)擬(ni)的,使(shi)其更適于(yu)在支架(jia)的電液(ye)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統中(zhong)使(shi)用,而(er)無需研制(zhi)(zhi)采用電磁(ci)先導(dao)控(kong)制(zhi)(zhi)的專用大流量(liang)主(zhu)閥(fa),既能滿足使(shi)用要(yao)求,又可(ke)改善工作(zuo)性能,提高通用化程度(du),從(cong)根本上解決由(you)管式(shi)閥(fa)固有(you)缺(que)陷所產(chan)生(sheng)的問題(ti)。
此外,采用(yong)插裝閥設計支架液壓系統還(huan)具有(you)下列優勢:
(1)插(cha)裝閥的優點十分(fen)適合(he)支架的工況。液壓支架的工況特點是:介質(zhi)粘(zhan)度(du)低、工作(zuo)(zuo)壓力(li)高、流量大、工作(zuo)(zuo)環(huan)境惡(e)劣、介質(zhi)污染嚴重。插(cha)裝閥的長處能(neng)得到充分(fen)發揮(hui)。
(2)符合流體傳(chuan)動技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢。為(wei)降(jiang)低使(shi)(shi)用(yong)成本,消除環(huan)境污染,流體傳(chuan)動技(ji)術(shu)正向著使(shi)(shi)用(yong)純(chun)水介質(zhi)(zhi)方向發(fa)展(zhan)。液(ye)壓支架(jia)(jia)是(shi)用(yong)同(tong)純(chun)水性質(zhi)(zhi)比(bi)較接近(jin)的(de)高水基乳化液(ye)作(zuo)(zuo)為(wei)工(gong)作(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi),很有(you)可能成為(wei)該技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)成果的(de)受益者,正趨(qu)向于(yu)采用(yong)純(chun)水工(gong)作(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi)。由于(yu)水的(de)粘度低,要求閥的(de)密(mi)封性好(hao),以提高系(xi)統(tong)的(de)效率。插裝閥采用(yong)錐面(mian)密(mi)封,具有(you)優良的(de)密(mi)封性能,更適于(yu)在純(chun)水介質(zhi)(zhi)中工(gong)作(zuo)(zuo),應作(zuo)(zuo)為(wei)純(chun)水支架(jia)(jia)的(de)首(shou)選閥種。
(3)抗污染能力強、工作(zuo)(zuo)可靠。支架(jia)工作(zuo)(zuo)在(zai)(zai)采煤(mei)面,介質污染程度高(gao),使(shi)閥芯(xin)磨損嚴(yan)重,縮(suo)短了(le)閥的(de)使(shi)用壽命(ming),由此也導致(zhi)了(le)支架(jia)的(de)各種(zhong)故障,使(shi)工作(zuo)(zuo)可靠性(xing)降低,增加了(le)維護時間,降低了(le)工作(zuo)(zuo)面的(de)生產(chan)(chan)率。插(cha)裝閥的(de)閥芯(xin)和閥套間無嚴(yan)格(ge)的(de)配合要求(qiu),磨損輕,不(bu)易堵塞(sai),也不(bu)會產(chan)(chan)生液壓(ya)卡緊現象,在(zai)(zai)介質較臟時仍能保證支架(jia)液壓(ya)系統正常、可靠地工作(zuo)(zuo)。
(4)滿足某(mou)些特殊工(gong)(gong)況的(de)需要(yao)(yao)(yao)。如用于周期來壓強烈的(de)堅(jian)硬且(qie)難(nan)以冒落頂板(ban)的(de)支撐式支架,在老頂突然(ran)來壓時(shi),立柱下(xia)腔控制閥(fa)(fa)中(zhong)的(de)安(an)全(quan)閥(fa)(fa),要(yao)(yao)(yao)通(tong)過很(hen)大(da)的(de)瞬時(shi)流(liu)量(liang),普通(tong)安(an)全(quan)閥(fa)(fa)的(de)通(tong)流(liu)能力遠不(bu)能滿足通(tong)流(liu)要(yao)(yao)(yao)求(qiu),因而專門(men)設計了充(chong)氣式大(da)流(liu)量(liang)安(an)全(quan)閥(fa)(fa),來適(shi)應這(zhe)種工(gong)(gong)況。但(dan)該種閥(fa)(fa)的(de)結(jie)構復(fu)雜,制造(zao)(zao)難(nan)度大(da),裝(zhuang)配(pei)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)高,工(gong)(gong)作可(ke)靠性差,很(hen)難(nan)滿足使(shi)用要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。而且(qie),立柱下(xia)腔還要(yao)(yao)(yao)裝(zhuang)設普通(tong)安(an)全(quan)閥(fa)(fa)來適(shi)應正常工(gong)(gong)況的(de)需要(yao)(yao)(yao),這(zhe)無疑(yi)會增加元件數量(liang)和制造(zao)(zao)成(cheng)本。而采(cai)用插裝(zhuang)式溢流(liu)閥(fa)(fa),則能很(hen)容易解決這(zhe)一(yi)難(nan)題,又會使(shi)系統簡化。
2、工作原理分析
基于上述分(fen)析,提出(chu)了(le)用(yong)插裝(zhuang)閥設計電(dian)液(ye)(ye)控(kong)制支架液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)的(de)設計思想和(he)方(fang)案,其工作(zuo)原理如圖1所示。該系(xi)統(tong)由(you)電(dian)氣和(he)液(ye)(ye)壓兩(liang)部分(fen)組成(cheng),內儲支架動(dong)作(zuo)程序的(de)微型計算機(中央和(he)支架控(kong)制器(qi))發(fa)出(chu)指令(ling)后,插裝(zhuang)式方(fang)向閥中的(de)電(dian)磁先導閥先動(dong)作(zuo),啟(qi)閉相應的(de)兩(liang)通(tong)錐閥,接通(tong)或(huo)斷開立柱或(huo)推移(yi)千(qian)斤頂的(de)油路,使之按照一定順(shun)序動(dong)作(zuo)。立柱或(huo)推移(yi)千(qian)斤頂的(de)工作(zuo)狀況(kuang)由(you)壓力和(he)位移(yi)傳感器(qi)反饋到控(kong)制器(qi),控(kong)制器(qi)根據反饋信號決定下一個動(dong)作(zuo)。
由(you)于中央控(kong)(kong)制器和支架(jia)(jia)控(kong)(kong)制器相互聯網,故從中央控(kong)(kong)制器或各架(jia)(jia)的(de)控(kong)(kong)制器都可以控(kong)(kong)制工作面(mian)任何一架(jia)(jia)支架(jia)(jia)的(de)動作。
中(zhong)央控(kong)制器的(de)作用(yong)是控(kong)制和協(xie)調每臺(tai)支(zhi)架(jia)的(de)控(kong)制器。此外,還能自(zi)動(dong)編程(cheng),修(xiu)改系統參(can)數,監測(ce)每臺(tai)支(zhi)架(jia)的(de)工(gong)作狀況,顯示采(cai)煤(mei)機運(yun)行速(su)度等。它可(ke)對(dui)支(zhi)架(jia)的(de)各個動(dong)作進(jin)行單獨(du)控(kong)制、順序控(kong)制、成(cheng)組控(kong)制和全(quan)自(zi)動(dong)控(kong)制。
支(zhi)架控(kong)制(zhi)器通(tong)過插(cha)裝式方向閥(fa)直接控(kong)制(zhi)所在(zai)支(zhi)架,同時(shi)將(jiang)傳(chuan)感器采(cai)集的工(gong)況數據向其它(ta)支(zhi)架和中央控(kong)制(zhi)器發送。支(zhi)架液(ye)壓(ya)系統在(zai)接收到信號后,將(jiang)完(wan)成下列動作過程:
(1)升(sheng)(sheng)架(jia)(jia)立柱的(de)(de)動(dong)作由(you)插裝式方(fang)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)8控制,當方(fang)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)8中先導閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)電磁(ci)鐵1YA通(tong)(tong)電,2YA斷電時,該閥(fa)(fa)(fa)切(qie)換到左位(wei),4個2通(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)b和d的(de)(de)上(shang)腔通(tong)(tong)壓力(li)油(you),處于(yu)(yu)關閉狀態,a和c的(de)(de)上(shang)腔通(tong)(tong)油(you)箱,處于(yu)(yu)開(kai)啟狀態,泵站提供的(de)(de)壓力(li)液經2通(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)c和液控單(dan)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)(此時液控單(dan)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)二位(wei)三通(tong)(tong)先導閥(fa)(fa)(fa)處于(yu)(yu)圖示位(wei)置(zhi),工作同(tong)于(yu)(yu)普通(tong)(tong)單(dan)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa))中的(de)(de)2通(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)進(jin)入立柱的(de)(de)下腔,立柱上(shang)腔的(de)(de)乳(ru)化(hua)液經方(fang)向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)8中的(de)(de)二通(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)a回液,立柱伸(shen)出(chu),實現(xian)升(sheng)(sheng)架(jia)(jia)。
立柱(zhu)(zhu)的(de)(de)無桿腔油路上(shang)設有插(cha)裝(zhuang)式液控單向閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)組成(cheng)的(de)(de)控制閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)組,當(dang)頂梁接觸頂板,立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)上(shang)升到泵站卸載(zai)壓(ya)(ya)(ya)力(li)時,液控單向閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關(guan)閉(bi),支(zhi)架達到初(chu)撐(cheng)力(li);此(ci)后(hou),隨著頂板的(de)(de)下(xia)沉,使(shi)(shi)立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)上(shang)升到溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)調定開啟壓(ya)(ya)(ya)力(li)時,溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開啟卸載(zai),立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)又降(jiang)低(di),當(dang)立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)降(jiang)低(di)到溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)閉(bi)合壓(ya)(ya)(ya)力(li)時,溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)又關(guan)閉(bi)。此(ci)后(hou),將重復上(shang)述過程,使(shi)(shi)立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)在溢(yi)(yi)流(liu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)調定值附近變(bian)化,支(zhi)架工作在恒阻支(zhi)撐(cheng)狀態(tai)。由于(yu)插(cha)裝(zhuang)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)響應速(su)度快,使(shi)(shi)立柱(zhu)(zhu)下(xia)腔壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)化小,支(zhi)架的(de)(de)恒阻支(zhi)撐(cheng)性好,利于(yu)頂板的(de)(de)管理(li)。
該系統(tong)在支架的升架過程中(zhong)也實現(xian)了初撐、增阻(zu)和恒阻(zu)3個階段,初撐力(li)(li)的大小由(you)泵站(zhan)壓力(li)(li)決定,工作(zuo)阻(zu)力(li)(li)的大小由(you)溢(yi)流閥的調(diao)定壓力(li)(li)決定。
(2)降架當使插裝式方向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)8中先導閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)電磁鐵2YA通(tong)(tong)(tong)電,1YA斷(duan)電時,該閥(fa)(fa)(fa)切(qie)換到右位,4個二(er)通(tong)(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)a和c的(de)(de)上(shang)腔(qiang)(qiang)通(tong)(tong)(tong)壓力油(you),處于(yu)關(guan)閉狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),b和d的(de)(de)上(shang)腔(qiang)(qiang)通(tong)(tong)(tong)油(you)箱(xiang)(xiang),處于(yu)開啟狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),泵站提(ti)供的(de)(de)壓力液(ye)經(jing)二(er)通(tong)(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)b進入立(li)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)上(shang)腔(qiang)(qiang),同時將液(ye)控單向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)先導閥(fa)(fa)(fa)切(qie)換到右位,使其中二(er)通(tong)(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)上(shang)腔(qiang)(qiang)通(tong)(tong)(tong)油(you)箱(xiang)(xiang),處于(yu)開啟狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),立(li)柱(zhu)(zhu)下腔(qiang)(qiang)的(de)(de)油(you)液(ye)經(jing)液(ye)控單向(xiang)(xiang)閥(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)二(er)通(tong)(tong)(tong)閥(fa)(fa)(fa)回液(ye),立(li)柱(zhu)(zhu)縮回,實現降架。
降架(jia)(jia)結束后(hou),將方向閥中(zhong)先導(dao)閥置于圖(tu)示中(zhong)間(jian)閥位(1YA和2YA均(jun)(jun)斷(duan)電),此時,4個(ge)二通閥的上腔均(jun)(jun)通壓力油(you),處于關閉狀態,立柱的兩腔油(you)路也均(jun)(jun)被封(feng)閉,支架(jia)(jia)停留在某一高(gao)度(du)位置,準(zhun)備移架(jia)(jia)
(3)推(tui)溜和(he)(he)移架(jia)推(tui)移千(qian)斤頂的(de)(de)(de)動(dong)作(zuo)(zuo)由插裝式(shi)方向閥(fa)(fa)9控制,當將方向閥(fa)(fa)中的(de)(de)(de)先(xian)導(dao)閥(fa)(fa)置于(yu)右位(wei)(4YA通電(dian),3YA斷(duan)電(dian))和(he)(he)左位(wei)(3YA通電(dian),4YA斷(duan)電(dian)時)時,分別控制著推(tui)移千(qian)斤頂活塞桿的(de)(de)(de)伸出和(he)(he)縮回,實現推(tui)溜和(he)(he)移架(jia)。推(tui)移動(dong)作(zuo)(zuo)完成后(hou),將先(xian)導(dao)閥(fa)(fa)置于(yu)中位(wei)(3YA和(he)(he)4YA斷(duan)電(dian)),4個(ge)二通閥(fa)(fa)e、f、g、h的(de)(de)(de)上腔(qiang)均(jun)通壓(ya)力(li)油,處于(yu)關閉狀態(tai),推(tui)移千(qian)斤頂的(de)(de)(de)兩腔(qiang)油路均(jun)被封閉,推(tui)移動(dong)作(zuo)(zuo)停止。在接到新的(de)(de)(de)指令后(hou),支架(jia)將開始下(xia)一個(ge)動(dong)作(zuo)(zuo)循環。
當將方向閥(fa)中(zhong)的(de)(de)(de)電磁先(xian)導閥(fa)換成手動閥(fa)時,即能(neng)用(yong)插(cha)裝(zhuang)閥(fa)設(she)計(ji)現有手動控制方式(shi)支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)液(ye)壓(ya)系統,以改善支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)工作性能(neng)、提高(gao)其工作可靠性。分(fen)析表(biao)明,用(yong)插(cha)裝(zhuang)閥(fa)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)電液(ye)控制支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)液(ye)壓(ya)系統,能(neng)滿足支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)工作要求,基于同樣的(de)(de)(de)原理,可用(yong)插(cha)裝(zhuang)閥(fa)設(she)計(ji)出(chu)所有類(lei)型(xing)和型(xing)號的(de)(de)(de)液(ye)壓(ya)支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)液(ye)壓(ya)系統。
3、可行性(xing)分析(xi)
(1)插裝閥的性能特(te)點適合液(ye)壓(ya)支架的工況,能滿足其使用要(yao)求。
(2)現(xian)代(dai)支(zhi)(zhi)架液(ye)(ye)壓系統中(zhong)所使用的(de)各(ge)種(zhong)閥件的(de)功能均可用相(xiang)應的(de)插裝(zhuang)閥實現(xian),用插裝(zhuang)閥可設(she)計(ji)所有(you)類型和(he)型號的(de)電液(ye)(ye)控制支(zhi)(zhi)架的(de)液(ye)(ye)壓系統。
(3)插(cha)裝(zhuang)閥易于集成的(de)優點,可使控制閥組的(de)結(jie)構較為緊湊,便于安裝(zhuang)。
(4)已有成(cheng)熟的電(dian)液控(kong)制(zhi)系統和防(fang)爆型電(dian)液控(kong)制(zhi)元件可供選用。
(5)插裝閥元件的生(sheng)產已形成(cheng)系列化和(he)通用化,制造和(he)使用成(cheng)本相(xiang)對較低。
用插裝(zhuang)閥設計(ji)和裝(zhuang)配支架液壓系(xi)統,在技術上無障礙(ai),經(jing)濟上可行(xing)。
4、結語(yu)
(1)插(cha)裝閥便于實現(xian)電液(ye)控制、通流能(neng)(neng)力大和響應快的優點尤(you)其適應采用電液(ye)控制的液(ye)壓支架(jia)(jia)的工況,用其設計(ji)的支架(jia)(jia)液(ye)壓系(xi)統(tong),性能(neng)(neng)優越,能(neng)(neng)滿足使用要求和快速移架(jia)(jia)的需要,利于實現(xian)通用化、系(xi)列化和標(biao)準化。
(2)插裝(zhuang)閥優良(liang)的(de)(de)密封性能(neng),更(geng)適于(yu)在(zai)采用純(chun)水介質的(de)(de)純(chun)水支(zhi)架中應用。
(3)插裝(zhuang)閥的(de)抗(kang)污(wu)染能力強,在介質(zhi)較(jiao)臟(zang)時,不易(yi)堵塞,磨損較(jiao)輕,可延長閥類元件的(de)使用壽命,減少故障,提高支架液壓(ya)系統(tong)的(de)工作可靠性。
(4)用插裝(zhuang)閥(fa)設計(ji)電液控制支架的(de)液壓(ya)系(xi)統(tong),順應生產要求,符合(he)綜采工作面頂(ding)板支護技術和流體傳動技術的(de)發展趨勢,技術上無(wu)障礙(ai),經濟上可行,值得推廣。
