煤礦用液壓支架液壓系統(tǒng)淺析

煤礦用液壓支架液壓系統(tǒng)淺析 煤礦用液壓支架液壓系統(tǒng)淺析 摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)的開(kāi)展，煤炭作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要能源，越來(lái)越具有其戰(zhàn)略地位。為提高煤炭高產(chǎn)高效、平安生產(chǎn)，作為煤礦井下綜采工作面支護(hù)關(guān)鍵設(shè)備的礦用液壓支架面臨著一場(chǎng)巨大的改革。為了從根本上改善勞動(dòng)和平安條件，提高采礦的產(chǎn)量和效率。 關(guān)鍵詞：液壓支架；系統(tǒng)；分析 中圖分類號(hào)：X752文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 引言 液壓支架是采煤工作中不可或缺的平安支護(hù)設(shè)備，是建設(shè)高產(chǎn)高效的礦井主要的設(shè)施，它關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)和性能好壞直接決定了整個(gè)采煤工作是否平安以及是否可靠。但是由于目前國(guó)內(nèi)缺乏相應(yīng)的液壓理論方面的支撐和實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)于液壓支架的關(guān)鍵部件、液壓支架系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各設(shè)施的運(yùn)作特性研究不到位。本文對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能研究，從而能為高端液壓支架的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)的意義。 一、高端液壓支架概述 液壓支架廣泛應(yīng)用于采煤綜合機(jī)械化工作方面，其作用是充當(dāng)平安支護(hù)，它能夠有效保證工作面頂板、隔離區(qū)和地下作業(yè)的空間，并能夠保證相關(guān)設(shè)備的移動(dòng)。在采煤工作中的“三機(jī)是指液壓支架、采煤機(jī)和刮板機(jī)，三者之間構(gòu)成一個(gè)綜合的機(jī)械化工作系統(tǒng)。在采煤工作中，液壓支架的作用主要是：在采煤機(jī)通過(guò)支架之后，立即進(jìn)行支架的回收或轉(zhuǎn)移，即降柱和移架。當(dāng)采煤機(jī)移動(dòng)到另一個(gè)地方時(shí)，將支架升到一個(gè)位置支撐頂板。用支架進(jìn)行推溜撐緊頂板。支架的這三個(gè)動(dòng)作可以有效加強(qiáng)整個(gè)采煤的工作效率，這三個(gè)工作時(shí)間的總和會(huì)直接對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行速度產(chǎn)生影響。 二、液壓系統(tǒng)故障分析 1、系統(tǒng)發(fā)生噪音故障 在液壓系統(tǒng)中主要的噪聲是液壓泵，它的壓力波動(dòng)和結(jié)構(gòu)震動(dòng)引起機(jī)器設(shè)備的噪聲。比方，吸空現(xiàn)象，吸油過(guò)濾器在局部會(huì)出現(xiàn)堵塞，而吸油管距油面比擬近，都會(huì)造成泵的噪聲大。閥彈簧、閥換向、壓力閥工作不良也會(huì)引起噪音大，故障的表現(xiàn)形式為壓力的變化，空氣進(jìn)到液壓缸都會(huì)引起系統(tǒng)的噪音和共振。假設(shè)液壓系統(tǒng)的一端為閥門，另一端是大容器，就容易產(chǎn)生壓力的沖擊，此時(shí)，瞬時(shí)壓力峰值高于平常正常值的好多倍，從而引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的震動(dòng)，正常作業(yè)受到影響，產(chǎn)生噪音，這樣的動(dòng)作往往使某些元件發(fā)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。 2、系統(tǒng)壓力不正常 油箱油位過(guò)低，系統(tǒng)壓力在正常的操作動(dòng)作下，元件并無(wú)動(dòng)作或者在執(zhí)行元件作業(yè)時(shí)動(dòng)作緩慢。溢流閥旁邊通閥部位損壞，減壓閥設(shè)定值低，造成系統(tǒng)的壓力缺乏。油液粘度太高或者太低，閥的控制壓力不夠，閥內(nèi)阻尼孔堵塞。油溫過(guò)高，接頭或密封泄漏，缸或者馬達(dá)嚴(yán)重磨損，主泵或馬達(dá)泄漏過(guò)大。泵轉(zhuǎn)向不對(duì)，放大器失靈或者放大器調(diào)的不對(duì)等。電機(jī)故障，溢流閥調(diào)定值低或失效，泵堵塞或損壞，閥工作失效。 3、立柱故障分析 脹缸的原因是頂板瞬間來(lái)壓，平安閥流量小，立柱不能完成快速泄壓造成缸體脹缸，同時(shí)會(huì)引起密封損壞。立柱中缸、外缸同時(shí)脹缸那么是頂板壓力超載后平安閥失效不能正常卸載造成，平安閥失效的一般原因是：閥芯生銹或被雜質(zhì)卡死，不能可靠動(dòng)作。而升井立柱并未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，缸體塑性降低，或頂板瞬間來(lái)壓時(shí)立柱平安閥泄壓不及時(shí)造成立柱脹缸。立柱外表的銹蝕由于鍍層損傷以及乳化液濃度、清潔度不夠造成銹蝕，乳化液內(nèi)含有雜質(zhì)容易引起缸體內(nèi)部的劃傷。 立柱拆過(guò)程中發(fā)現(xiàn)活柱、中缸密封處定位軸肩處有損傷凹點(diǎn)，原因是立柱拆裝、搬運(yùn)的過(guò)程中碰撞造成，及現(xiàn)場(chǎng)使用中鍍層脫落劃傷所致。立柱在正常的升降過(guò)程中凹點(diǎn)處切白擋圈，致使白擋圈受到的橫向剪切力變大，最終導(dǎo)致密封損壞。另定位軸肩處受到磨損，軸肩尺寸變小卡不住白擋圈，立柱升降過(guò)程同樣會(huì)引起密封的損壞。 三、液壓支架液壓系統(tǒng)的分析 1、大采高支架側(cè)護(hù)板液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 支架的活動(dòng)側(cè)護(hù)板起調(diào)節(jié)支架寬度、保持支架中心距、調(diào)整支架狀態(tài)的作用。通常側(cè)推裝置設(shè)計(jì)采用彈簧和液壓無(wú)閉鎖混合系統(tǒng)，正常工作狀態(tài)下側(cè)護(hù)板是靠彈簧力來(lái)維持頂梁機(jī)構(gòu)的平衡，側(cè)護(hù)千斤頂是不受力的。但是隨著采高的增加，尤其工作面傾角加大時(shí)，側(cè)護(hù)板僅靠彈簧力不能維持支架的正常工作，需要靠千斤頂和彈簧共同作用保證側(cè)護(hù)板的推力。采用彈簧與液壓閉鎖系統(tǒng)混合式，具有防倒、調(diào)架的性能；另外通過(guò)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了升柱時(shí)閉鎖，降柱拉架時(shí)側(cè)退千斤頂卸液的功能，保障支架各動(dòng)作的協(xié)調(diào)。 2、減少背壓影響 液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的背壓一般要求不超過(guò)4MPa，否那么易引起誤動(dòng)作。在支架試驗(yàn)時(shí)尤其明顯，支架推移千斤頂不連接推移桿或者溜槽時(shí)，動(dòng)作立柱或其他千斤頂時(shí)，推移千斤頂?shù)幕钊麠U會(huì)自動(dòng)伸出。中厚煤層支架設(shè)計(jì)時(shí)低調(diào)千斤頂也是如此，如果無(wú)設(shè)計(jì)液壓鎖，在背壓作用下低調(diào)裝置會(huì)自動(dòng)伸出，影響正常的移架。 背壓產(chǎn)生的主要原因 操縱閥中位時(shí)所有立柱、千斤頂上、下腔互通。操作某一片閥，使某一油缸一腔進(jìn)入高壓乳化液，被操作油缸另一腔在回液時(shí)液體不只回到主回液管，有可能回流到其它油缸的活塞腔和活塞桿腔，由于兩腔受力面積不同，受力不同，使其他千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，造成油缸的誤動(dòng)作。操作液壓支架時(shí)，會(huì)引起相鄰液壓缸的誤動(dòng)作，當(dāng)支架在地面空載動(dòng)作時(shí)，這種現(xiàn)象表現(xiàn)尤為突出。隨著回液管路的加長(zhǎng)，回液阻力越大，背壓現(xiàn)象表現(xiàn)將更加明顯。 背壓的影響 一是引起誤動(dòng)作，影響支護(hù)效果。支架在井下工作時(shí)，假設(shè)移架動(dòng)作的回液引起已降柱的立柱升柱，使支架頂梁再次接頂，同時(shí)使收回的側(cè)推千斤頂伸出，相鄰架側(cè)護(hù)板再次靠緊，不僅增大了移架阻力而且對(duì)頂板的維護(hù)不利。二是導(dǎo)致立柱或千斤頂損壞。立柱和平衡千斤頂相互配合保持頂梁與頂板的有效支撐，在支架處于高射炮等特殊狀態(tài)時(shí)，背壓可能造成平衡千斤頂?shù)膿p壞。 解決方案 盡量減短回液管的長(zhǎng)度，增大回液管的通徑，盡量減少回液阻力。在支架的主回液管路上，選用回液斷路閥，最好不用平面截止閥。回液斷路閥可以有效地阻斷鄰架的背壓，而不影響本架的順利回液。平面截止閥假設(shè)有誤關(guān)或開(kāi)的不徹底或者沒(méi)有完全翻開(kāi)，那么支架回液不暢或回不了液，支架內(nèi)液體壓力增高，不但可以引起支架誤動(dòng)作，嚴(yán)重的導(dǎo)致立柱或千斤頂損壞。 4、液壓支架關(guān)鍵元件研究 液壓支架的液壓元件主要有立柱、各類千斤頂和操縱開(kāi)關(guān)以及電液的控制的各類閥門。其中液壓閥是控制系統(tǒng)中的元件，調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的流體壓力、流量和流動(dòng)方向。整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能都會(huì)被流體在液壓閥管道中的流動(dòng)特性所影響，因此，在設(shè)計(jì)液壓閥時(shí)，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須精準(zhǔn)科學(xué)。在液壓技術(shù)中最活潑的元件就是液壓閥，它的性能好壞直接影響整個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常平安的運(yùn)行。液壓支架中的電磁先導(dǎo)閥和平安閥以及液控單向閥都對(duì)性能有較高的要求，而國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)液壓元件和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，因此根本不能更好的優(yōu)化性能。因此，要想保證液壓閥進(jìn)行正常有效的運(yùn)作，就必須采取先進(jìn)的方法對(duì)液壓閥進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和性能特性分析。 另外，液壓支架中一個(gè)非常關(guān)鍵的元件就是立柱，它的工作過(guò)程可以分為以下幾步：首先在操縱閥對(duì)供液方向進(jìn)行控制時(shí)，液控的單向閥從正方向輸入液體，乳化液從立柱活塞腔內(nèi)頂起立柱，這一階段成為升柱階段。之后元件的工作于上一階段類似，但是受力有所不同，這一階段需要考慮慣性和摩擦以及頂梁的重力等作用力因素。最后這一階段與第一階段恰好相反，它是通過(guò)反向輸入液體讓乳化液通入活塞腔從而操縱整個(gè)回液。這時(shí)要重點(diǎn)考慮液控單向閥的作用，并分析各種作用力因素產(chǎn)生的影響。 結(jié)束語(yǔ) 總之，液壓支架是一個(gè)煤礦在進(jìn)行綜采的工作面當(dāng)中的一個(gè)重要的設(shè)備，其可靠性如何決定著煤礦的實(shí)際平安生產(chǎn)狀況。所以在以后的研究當(dāng)中，要逐漸的掌握整個(gè)支架的整體工作特性，并建立一個(gè)液壓支架的機(jī)液聯(lián)合的仿真模型，這也就可以對(duì)其具體的工作特性來(lái)進(jìn)行仿真和分析。 參考文獻(xiàn) 【1】王保明，查蔓莉.液壓支架機(jī)液聯(lián)合仿真J.煤礦機(jī)械，2021. 【2】陳蘭.液壓支架液壓系統(tǒng)的建模與仿真D.西安科技大學(xué)，2021. 【3】王國(guó)法.液壓支架技術(shù)體系研究與實(shí)踐J.煤炭學(xué)報(bào)，2021.