（材料加工工程专业论文）液压支架试验台液压系统动态特性分析.pdf

摘要 中文摘要 液压支架试验台是液压支架在出厂前或大修后进行检验的试验设备，主要对支架的 密封性、立柱安全阀的丌启压力及支架的强度和耐久性等进行检测性试验，从而确保液 压支架的质量和煤矿的生产安全性。液压支架试验台是在实验室内模拟井下开采工作面 实际工况，为液压支架的检测检验提供一个框架式的受力空间。对支架试验台液压系统 进行动态特性分析，目的是为了分析和研究矿压冲击液压支架时是否产生了理想的冲击 效果，并且不能损坏试验台液压系统本身。本文针对液压支架试验台的使用工况，对超 高压、大流量、响应快的支架试验台液压系统，在增压过程中增压缸进行动态特性分析， 以及在卸载过程中，对液控单向阀的寿命和可靠性进行分析和预测。 本文采用仿真与试验相结合的方法开展研究，其中仿真部分根据试验台液压系统原 理图，运用a m e s i m 币1 ：1 s i m u l i n k 联合仿真对液压系统建立模型，机械液压部分模型在 a m e s i m 环境下建立，控制系统模型在s i m u l i n k 环境下建立。比较了立柱缸压力曲线的 试验数据和仿真数据，结果基本一致。 通过分析增压过程中的仿真曲线，对增压缸的动态特性进行分析；通过分析卸载过 程中的仿真曲线，对液控单向阀的动态特性进行分析；对比回液过程中单向阀后连接的 直径为2 5 m m 和3 2 m m 的软管，这两种情况中，直径3 2 m m 的软管在卸载时立柱缸下腔流 量曲线和压力曲线振荡情况不明显并且没有卸载压力冲击；通过对比液控单向阀主阀芯 面积和卸荷阀芯的面积比大小，得出减小面积比可以减小单向阀阀芯振荡和卸载压力冲 击值。 关键词：液压支架试验台；液压系统；a m e s i m ；s i m u l i n k ；动态特性 液压支架试验台液压系统动态特性分析 a b s t r a c t a b s t r a c t h y d r a u l i cs u p p o r ti st e s t e db yh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n dw h e ni ti sa tt h e f a c t o r yo ra f t e rb eo v e r h a u l e d t h a tt h es e a l i n go ft h eh y d r a u l i cs u p p o r t ，t h e o p e n i n gp r e s s u r eo fac o l u m ns a f e t yv a l v ea n dt h es t r e n g t ho ft h eh y d r a u l i c s u p p o r ti st e s t e db yh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n d i ti st oe n s u r et h eq u a l i t yo ft h e h y d r a u l i cs u p p o r ta n dt h es a f e t yo ft h ec o a lp r o d u c t i o n a na c t u a lc o n d i t i o no fa u n d e r g r o u n dm i n i n g i se m u l a t e d b yh y d r a u l i cs u p p o r tt e s t s t a n di na l a b o r a t o r y af r a m e w o r kf o rs p a c e b a s e df o r c ef o rd e t e c t i o no ft h eh y d r a u l i c s u p p o r ti sp r o v i d e db yh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n d 1 1 1 ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c a n a l y s i so ft h eh y d r a u l i cs y s t e mi sd e s i g n e dt oa n a l y s i sa n ds t u d yt h ei m p a c to f m i n ep r e s s u r ew h e t h e rm i n ep r e s s u r eh a dag o o di m p a c to nr e s u l t b e s i d e ，t h e i m p a c tc a nn o td a m a g et h eh y d r a u l i cs y s t e mi t s e l fo ft h eh y d r a u l i cs u p p o r tt e s t s t a n d i nt h i sp a p e r , a nu s ec o n d i t i o no ft h eh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n dw h i c hi s h i g hp r e s s u r ea n dh i g hv o l u m ei sd e s i g n e dt oa n a l y s i sd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i co f t h ep r e s s u r ec y l i n d e ri nt h ep r o c e s so fb o o s t e r , a n dt op r e d i c tt h el i f ea n dt h e r e l i a b i l i t yo fah y d r a u l i co p e r a t e dc h e c kv a l v ed u r i n gu n l o a d i n gp r o c e s s i nt h i sp a p e r , t h es i m u l a t i o na n de x p e r i m e n ti sc o m b i n e d a n ds i m u l a t i o n p a r ti sb a s e do nh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n dh y d r a u l i cs y s t e md i a g r a m t h e j o i n t e ds i m u l a t i o nm o d e l i n gi sb a s e do na m e s i ma n ds i m u l i n k t h eh y d r a u l i c p a r t o ft h e j o i n t e d s i m u l a t i o n m o d e l i n g i s c o m p l e t e d i na m e s i m e n v i r o n m e n t ，a n dt h ec o n t r o l p a r t o ft h ej o i n t e ds i m u l a t i o n m o d e l i n g i s c o m p l e t e d i n s i m u l i n k e n v i r o n m e n t c o m p a r i s o n o f p r e s s u r e c u r v eo f e x p e r i m e n t a l d a t aa n ds i m u l a t i o nd a t ao ft h ec o l u m n c y l i n d e ru n d e rt h e c a v i t y , t h er e s u l t sa r eb a s i c a l l yc o n s i s t e n t a n a l y z i n gs i m u l a t i o nc u r v e so ft h eb o o s t e rp r o c e s si sd e s i g n e dt oa n a l y s i s d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i co ft h ep r e s s u r ec y l i n d e r a n a l y z i n gt h es i m u l a t i o nc u r v e s o ft h eu n l o a d i n gp r o c e s si sd e s i g n e dt oa n a l y s i sd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i co ft h e h y d r a u l i co p e r a t e dc h e c kv a l v e c o m p a r i s o no fah o s eo f2 5 m md i a m e t e ra n d 3 2 m md i a m e t e ri sd e s i g n e dt h a to s c i l l a t i n gs i t u a t i o no ff l o wc u r v ea n dp r e s s u r e c u r v eo ft h ec o l u m nc y l i n d e ru n d e rt h ec a v i t yi sn o to b v i o u s b e s i d e ，t h e r ei sn o 液压支架试验台液压系统动态特性分析 u n i n s t a l lp r e s s u r es h o c k b a s e do nt h eh o s eo f3 2 r a md i a m e t e rd u r i n gu n l o a d i n g p r o c e s s c o m p a r i n gt h ea r e ar a t i oo fm a i ns p o o lv a l v ea r e aa n du n l o a d i n gs p o o l v a l v ea r e ao fh y d r a u l i co p e r a t e dc h e c kv a l v et u m so u tt h a tr e d u c i n gt h es i z eo f t h ea r e ar a t i oc o u l dr e d u c ev a l v es p o o lo s c i l l a t i o na n du n l o a d i n gp r e s s u r es h o c k v a l u e k e yw o r d s ：h y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n d ；h y d r a u l i cs y s t e m ；a m e s i m ；s i m u l i n k ； d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s 目录 目录 第一章绪论1 1 1 课题的背景、目的和意义一l 1 2 国内外液压支架试验台的研究现状2 1 2 1 国外液压支架试验台的研究现状2 1 2 2 国内液压支架试验台的研究现状3 1 3 课题的主要内容与技术路线一7 1 3 1 课题的主要内容7 1 3 2 研究方法与技术路线8 第二章支架试验台液压系统及其理论计算9 2 1 试验台的作用与特点。9 2 2 试验台液压系统设计要求和特点1 1 2 3 试验台液压系统设计计算“ 2 3 1 液压系统工作压力、流量一1 l 2 3 2 加载时间1 1 2 3 3 加载补液量1 2 2 3 4 增压缸型式及规格1 3 2 4 试验台液压系统的组成及其工作原理1 3 2 5 液压元件参数选取15 2 5 1 液体压缩性l5 2 5 2 节流口形式与流量特性一l5 2 5 3 液控单向阀受力分析16 2 5 4 软管直径参数选取16 2 6 本章小结1 7 第三章支架试验台液压系统仿真模型1 8 3 1a m e s i m 仿真软件介绍18 3 1 1a m e s i m 软件功能l8 3 1 。2 用a m e s i m 软件的建模步骤一19 3 2a m e s i m 与s i m u l i n k 的联合仿真接口技术2 0 3 2 1 联合仿真用途特点2 0 液压支架试验台液压系统动态特性分析 3 2 2 联合仿真接口实现技术2 0 3 2 3 联合仿真实现途径2 2 3 2 4 联合仿真需要注意的问题2 3 3 3 增压液压缸a m e s i m 模型的建立2 3 3 4 仿真基本步骤及基本假设2 6 3 4 1 仿真基本步骤2 6 3 4 2 仿真基本假设。2 9 3 5 本章小结3 0 第四章支架试验台液压系统的仿真结果与分析3 2 4 1 支架试验台液压系统动态特性仿真的意义3 2 4 2 影响支架试验台液压系统动态特性仿真的因素3 2 4 3 支架试验台液压系统仿真结果和试验结果比较3 2 4 3 1 立柱缸下腔压力曲线仿真结果3 2 4 3 2 试验台耐久性能试验过程和试验结果3 3 4 4 增压过程仿真结果分析3 5 4 5 卸载过程仿真结果分析3 7 3 7 4 0 4 2 4 3 程影响情况4 5 4 7 4 8 4 9 5 3 5 5 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的背景、目的和意义 液压支架是现代化煤矿综采工作面使用的关键支护设备，它的可靠性对综采工作面 的安全生产影响很大。支架的可靠性不好，使用中故障率高，必然要投人大量的人力物 力进行修理和维护，因此对液压支架出厂后进行检测检验是相当重要的，或者在大修时 保证大修质量，减少使用过程中故障的发生率，不仅能够提高生产效率，更是关系到生 产安全性的大问题 1 1 。 液压支架试验台是液压支架在出厂前或者大修后进行检验检测的试验设备，主要对 液压支架的密封性、立柱安全阀的开启压力及支架的强度、寿命和耐久性等进行检测性 试验，从而确保支架的质量和煤矿安全性生产【2 】。随着煤矿地质条件的复杂程度提高， 及对安全性生产要求的提高，对液压支架的检测标准也大大提高。液压支架试验台是在 实验室内模拟井下综采工作面的实际工况，为液压支架的检测提供一个框架式的受力空 间。本文的液压支架试验台是以内加载的方式，使支架在受不同载荷作用时，检测液压 支架的各项性能，是否能够达到支架整架技术要求1 3 】。 评价液压系统能否正常进行工作和每项性能指标时，除了要求液压系统需要完成规 定的循环动作和满足静念特性外，还要求液压系统具有良好的动态特性【4 】。随着液压技 术向高速、大流量、控制精度高方向发展，液压系统在启动、换向、碰撞等过程中，常 常出现振动、冲击、噪声以及工作部件动作失调等现象，或因外来干扰出现的速度或者 控制精度不高、不稳定等问题，都是由于液压系统动态特性不好所造成的。这不仅影响 到液压系统的性能，而且，还要关系到主机能不能正常工作。现代液压系统设计对设计 者或者研究人员提出了很高的要求，设计者不仅要了解液压系统运动的初始状态和终止 状态，还要知道这种变化过程以及这种响应过程中系统各变量随时间的变化规律，了解 液压系统的响应是不是稳定的，响应速度足不是足够快，以及响应过程是否是振荡的等 等。通过对液压系统动态特性分析和研究，了解液压系统动态品质变化，进而进行系统 分析，从而达到提高系统稳定性可靠性的目的，预测系统工作性能，获得液压系统更好 的一l 作特性l 引。 对支架试验台液压系统进行动态特性分析，目的是为了分析和研究矿胍冲击液压支 架时是否产生了理想的冲击效果，并且不能损坏试验台液雎系统本身。本文针对液压支 架试验台的使用工况，对支架试验台液压系统，在增压过程中对增压缸进行动态特性分 析，以及在卸载过程中，对液控单向阀的寿命和可靠性进行分析和预测。 液压支架试验台液压系统动态特性分析 对液压支架试验台液压系统进行动态特性分析的意义在于： 在确定仿真模型的正确性后，利用该仿真模型对试验台液压系统进行整体分析，提 高系统稳定性和可靠性，预测系统工作性能，使系统具有良好的动态特性和响应特性。 对液压支架试验台液压系统动态特性的分析与研究，利用该仿真模型在液压系统元 件和管道参数方面得出一些合理化结论。 对液压支架试验台液压系统的动态性能进行仿真，模拟接近真实的液压支架井下工 作状态，所得到的结论，对支架质量和煤矿安全生产的提高有一定的指导作用，具有一 定的社会效益。 1 2 国内外液压支架试验台的研究现状 1 2 1 国外液压支架试验台的研究现状 液压支架试验台分为内加载和外加载两种加载方式，可以采用立柱缸下腔内加载增 压和加载千斤顶直接外加载，使立柱缸压力达到规定值。图1 1 是德国d b t 液压支架外 加载试验台的图片。根据试验曲线和理论分析可知，当采用内、外不同加载方式时，支 架承受载荷差值为5 - - 一1 5 ，而外加载方式比较符合支架在井下的实际工况，因此， 支架型式试验采用内加载方式时，支架试验压力应在额定工作压力基础上增加5 15 ，以达到考核液压支架安全性能的目的1 6 1 。 图1 1 德国d b t 液压支架夕l - ) j l 载试验台 f i gl lh y d r a u l i cs u p p o r tt e s ts t a n do u t s i d et h el o a df r o mg e r m a n yd b t 2 第一章绪论 印度液压支架测试有常规测试及型号测试两种。印度i c i s 0 0 1 1 9 9 1 标准是根据英 国等国家的标准制定的，该标准对液压支架各部件承压能力的测试方法十分具体全面， 基本方法是通过加木垫，模拟各种承压条件进行测试，除了对顶梁、底座、掩护梁等部 件的承压能力进行测试，还对支架灵活性进行测试。液压支架液压系统测试包括使用寿 命测试和承压能力测试，测试项目主要是阀门、立柱及千斤顶。印度含煤地层的岩性特 性及矿压特性和其它国家的情况有很大不同，i c i s 0 0 1 1 9 9 1 标准还未经受实际条件的检 验，有待于在今后的工作中完善。同时，印度目前尚无完整的煤矿用液压支架专门测试 设备，测试工作还依赖于操作人员的个人知识、技能和经验，是一项耗时费力的工作【7 】。 1 2 2 国内液压支架试验台的研究现状 长期以来，各国学者在液压支架试验台理论与实验研究方面做了大量的工作，对用 于各种液压元件如泵、阀等进行性能测试的c a t 试验台，和液压支架型式试验方面取 得了一定的成果。本文对液压元件性能测试的试验台，和液压支架型式试验的试验台的 具体应用情况做了些了解。 对于矿用超高压阀类试验台，过去常用方法是应用低压泵站和增压缸的方式来实 现，这种方式泵站成本高，可靠性不高，并且不容易满足对多个液压阀同时试验的要求。 焦作工学院研制的f s i i 型矿用阀类试验台，应用了高压泵站和超高压手动泵的方式， 泵站额定压力是3 1 5 m p a ，工作压力范围在2 0 - - - 3 0 m p a ，用电接点压力表实现自动控制， 超高压力由手动泵实现。如图1 2 所示，采用单元集成技术的最大优点是可以同时做八 个不同类型的液压阀试验，各试验单元并联接入压力总管路，试验单元可按用户要求任 意扩展，各试验单元相互独立、互不干扰。该试验台主要是用以完成液压支架上安全阀、 换向阀、截止阀、液控单向阀以及单体液压支柱上三用阀等检修后的性能测试，也应用 在生产厂家的出厂试验方面【8 1 。 用于对各种液压元件如泵、阀等进行性能测试的大多数液压支架试验台的试验对象 都是以油为介质的液压元件，适用的压力一般是3 0 m p a 左右，高水基试验台的最高压 力一般也只有1 4 m p a 左右。华中科技大学研制的试验台系统压力达到5 6 m p a ，流量达 到5 0 0 l m i n ，并且试验中所用到的介质足9 5 ：5 的水包油乳化液。该试验台主要足用以 煤炭行业液压支架用阀，如安全阀、液控单向阀及截止阀等提供有效的检测手段，改变 目前煤炭行业无法对液压支架用高压阀类进行有效检测的现状，提高该类高压阀质量。 华中科技大学研制的试验台采用模块化设计思路，将试验台分为6 个模块，分别完成不 同试验项目。如图l 一3 所示，它主要由高压乳化液泵站、压力调仃系统、流罩调节系统、 增压装置及c a t 系统组成。泵站由7 台三柱塞泵构成，通过泵之f h j 不刚的组合，满足 液压支架试验台液压系统动态特性分析 不同流量要求；压力调节采用溢流阀实现；增压系统采用双向增压回路实现；对于试验 台中所用到的高压大流量电磁阀采用插装阀，满足高压大流量需求【9 1 。 1 液压源2 电接点压力表3 蓄能器4 换向阀5 截止阀6 压力罐7 被试阀8 f 氐压表9 高压表1 0 节流阀1 1 截止阀1 2 手动泵1 3 压力表开关 第一章绪论 图1 - 4 晋城煤业集团增压缸的改造方案 f i gl - 4r e f o r mp r o g r a mo f p r e s s u r ec y l i n d e rf r o mj i n c h e n gc o a li n d u s t r yg r o u p 晋城煤业集团机电总厂e s w 一6 0 0 型液压支架试验台是该厂支架大修后进行出厂 检验的试验设备，主要是用来检测支架密封性和四个立柱安全阀的开启压力。e s w 一6 0 0 型液压支架试验台，以往的动力源增压缸采用单作用往复式增压缸，增压速度慢，液压 控制系统复杂，故障率高。图1 - 4 为该厂增压缸的改造方案，改造后的增压缸应用可控 式增压缸作为增压元件，将单向阀组合应用在增压缸的增压柱塞内，当增压缸回到底部 时，单向阀被固定在底部法兰上的顶柱顶开，造成丌路状态1 c t 得电，电磁阀换向后 油液进入增压缸后腔，并通过单向阀向被试油缸供油，直至被试油缸达到油泵供油压力 为止。当2 c t 得电，增压缸前腔的电磁换向阀换向后，使增压负荷前腔泄压，这时增 压活塞前行，内部单向阀脱离顶柱面关闭，前部高压腔丌始增压，直到达到压力平衡， 从而实现增压功能。改进后的增压缸增压简单平稳，故障率低【l0 1 。 中国矿业大学和常熟理工学院研制的s z l 一1 0 0 0 3 0 0 开；! 液压支架试验台是用于液压 支架型式试验的大型专用试验设备。液压支架在该试验台内以内加载方式进行型式试 验，该试验台可提供1 0 0 0 t 垂直承载能力幂u 3 0 0 t 水平循环加载试验能力以满足不同液压支 架彳、= 同型式试验要求，试验台内加载液压系统如图1 5 所示。本系统用乳化液泵站提供 动力源，泵压接入口串联有1 个截止阀和1 个过滤器，保证进入系统内油液的过滤精度。 液压系统采用2 个电液换向阀，由电器部分控制动作顺序，可以实现仞撑、增压、保压 和卸载四个动作过程，由2 个液控单向阀和6 个截止阀实现液压系统管路的断丌和保j = 丘。 液压支架试验台液压系统动态特性分析 设置l 组手动换向阀，当内加载试验台电控系统出现故障时手动卸载用】。 1 开关阀2 过滤器3 电液换向阀4 截止阀5 压力开关6 稳压罐7 压力传感器 8 试验油缸 9 液控单向阀l o 手动换向阀1 1 流量控制器 图1 5s z l 1 0 0 0 3 0 0 型液压支架试验台内加载液压原理图 第一章绪论 图1 6 综合性液乐支架千吨乐架型式试验台液乐原理图 f i g1 - 6h y d r a u l i cp r e s s u r es c h e m a t i cd i a g r a mo fc o m p r e h e n s i v eh y d r a u l i cs u p p o r t10 0 0t o n sp r e s sf l a m e t y p et e s ts t a n d 1 3 课题的主要内容与技术路线 1 3 1 课题的主要内容 本课题的主要内容是完成在增压过程中增压缸动态特性分析，以及在卸载过程中对 液控单向阀的寿命和可靠性进行分析。着重突出以下几方面的研究： ( 1 ) 对试验台液压系统的四个工作过程进行分析。 液压支架型式试验过程中，液压支架是被试对象，采用内加载的试验方式，即由试 验台泵站系统，为被测液压支架提供高压大流量的液压源。液压支架在试验过程中不断 的加载、卸载，模拟井下接近真实的工作状态。对于试验台液压系统，当矿压不断的冲 击液压支架，模拟接近真实的液压支架井下支护状态，建立这个工作状念的仿真模型， 建立模型过程中进行必要的简化，做适当的假设。 ( 2 ) 根据相关学者研究出的液压支架试验台液j 1 i 系统原理图，运用a m e s i m 和 s i m u l i n k 联合仿真，对增压和卸载过程进行动态特性分析，包括增压过程中增压缸动态 特性和卸载过程中液控单向阀动态特性。前提足仿真条件应与试验条件相一致，包括系 7 液压支架试验台液压系统动态特性分析 统的结构参数与工作参数等，否则理论分析就不能做为依据。 ( 3 ) 对仿真曲线和试验曲线进行对比，得出仿真模型的正确性，进一步利用该仿 真模型对试验台液压系统进行整体分析，提高系统稳定性和可靠性，使系统具有良好的 动态特性。 将仿真曲线与已知的试验曲线进行对比分析，来验证仿真模型的正确性。对液压系 统进行动态特性分析，目的是为了分析和研究矿压冲击液压支架时是否产生了理想的冲 击效果，并且是否会损坏试验台液压系统。在确定仿真模型的正确性后，利用该仿真模 型，对试验台液压系统进行整体分析，提高系统稳定性和可靠性，使系统具有良好的动 态特性；进一步利用该仿真模型，在液压系统元件和管道参数方面得出一些合理化结论。 1 3 2 研究方法与技术路线 根据试验台液压系统原理图，运用a m e s i m 和s i m u l i n k 联合仿真，对液压系统建 立模型，其中机械液压部分模型在a m e s i m 环境下建立，控制系统模型在s i m u l i n k 环 第二章支架试验台液压系统及其理论计算 第二章支架试验台液压系统及其理论计算 2 1 试验台的作用与特点 随着煤矿工业飞速发展，煤矿企业对液压支架需求量在不断增加吨位也越来越大， 并且地质条件千差万别，每套支架的各种参数都不相同，支架设计人员必须根据煤矿地 质条件设计不同的架型。液压支架是综采工作面中的关键设备，高产高效综采技术发展 迅速，迫切需要液压支架在矿井下具有高的可靠性和安全性。煤矿液压支架的工作可靠 性直接影响着采煤工作面的推进速度，影响着支架对顶板的支护性能和对顶板管理的质 量【1 5 】。按照原煤炭工业部有关要求，液压支架出厂时，必须按照出厂标准对液压支架 进行型式试验和参数确定，保证综采工作面生产的安全性，避免重大故障的发生，减小 经济损失。因此大型液压支架的生产厂家对支架的性能测试非常重视。 液压支架试验台是矿用成套液压支架试验设备中非常重要的设备之一，是对液压支 架在出厂前或大修后进行检验的试验设备，主要对支架整架密封性及支架强度和耐久性 等进行检测性试验，从而确保液压支架质量和煤矿生产安全性。液压支架试验台是在实 验室内模拟井下开采工作面的实际工况，为液压支架的检测检验提供一个框架式的受力 空间。该液压支架试验台根据液压支架通用技术条件( m t 3 1 2 - - 2 0 0 0 ) 的内容，设 计原则是以能够满足支架出厂性能试验的功能和要求为主，同时满足支架犁式试验的功 能，对液压支架性能提出了更高的要求。该液压支架试验台是以内加载方式使支架在受 不同载荷作用时检测支架的各项性能是否能够达到支架整架技术要求，其加载能力和高 度能够保证被试支架的要求。 太原科技大学和山西平阳机械厂合作研制了国内第一台2 0 0 0 0 k n 的液压支架试验 台。图2 1 是液压支架试验台的主体结构，主要由底座、箱式框架、升降机构、支架牵 引装置、试验挚块保护装置、护帮加载装置、底座侧加载固定装置、整架固定装置和 些管路附件部分组成。乳化液泵站为被测液压支架提供液压源，试验台本身的液压系统 则由液压油泵站提供液压源。图2 2 是试验台的增压系统，共有四个增压缸，可以满足 不同试验项目的需要。 根据试验标准要求和项目要求，确定的试验台性能参数如下： ( 1 )泵站压力 液压油泉p 。= 3 5m p a 乳化液泵p e = 3 5m p ap = 3 1 5m p a ( 2 ) 泵站流量 液压油泵q = 8 0 9 0 l m i n q 液压支架试验台液压系统动态特性分析 乳化液泵q = 2 0 0l m i n ( 3 ) 被试验支架高度范围2 5 6 m 图2 1 液压支架试验台 f i g2 一lh y d r a u li cs u p p o r tt e s ts t a n d 图2 2 增乐系统 f i g2 - 2p r e s s u r i z a t i o ns y s t e m 1 0 第二章支架试验台液压系统及其理论计算 2 2 试验台液压系统设计要求和特点 按照原煤炭工业部的有关要求，液压支架出厂时必须按照液压支架通用技术条件 ( m t 3 1 2 - - 2 0 0 0 ) 的内容对支架进行性能试验和参数确定，还应该满足液压支架用 阀m t4 1 9 1 9 9 5 和大采高液压支架技术条件m t5 5 0 1 9 9 6 的规范标准，因此试验 台液压系统的设计原则是能够保证支架试验时密封性能、支护性能、适应性能、强度要 求、耐久性能的要求。试验台设计是以内加载的方式使支架在受不同载荷作用时，检测 支架各项性能是否达到支架整架技术要求，加载能力和高度应能保证被试支架的要求， 乳化液泵站供液系统采用自动循环加载功能。其中耐久性能试验主要是针对内加载方式 试验后支架许可的焊缝裂纹、残余变形、扭翘变形、各部件变形等提出的要求，耐久性 能试验中循环加载采用内加载方式，其试验过程按照图2 3 曲线进行。 本文的支架试验台液压系统属于超高压、大流量的系统，响应速度快，换向频率快。 系统中的液控单向阀采用带卸荷阀芯的单向阀，能够实现分级卸载。增压缸采用单作用 式增压缸，二次压侧采用柱塞式缸结构，增压比为3 ：1 ，能够使立柱缸很快达到需要的 压力。三位四通电液换向阀的额定压力为3 1 5 m p a ，额定流量为4 0 0 l m i n 。立柱缸的工 作压力达到8 0 m p a ，立柱缸容腔的容积为6 0 0 l ，流量达到4 0 0 l m i n ，工作一个循环的 周期用的时f 自j d , 于7 s ，换向频繁，卸载冲击严重。要满足这样的超高压、大流量、换 向频率快的要求，对液压系统的设计提出了较高的要求，要求液噩系统工作灵敏、动态 特性好、效率高和系统稳定性可靠性高。 2 3 试验台液压系统设计计算 2 3 1 液压系统工作压力、流量 内加载液压系统动力源采用乳化液泵站集中供液，乳化液泵站供液压力为 p = 31 5 m p a ，额定流量为q = 2 0 0 l m i n 。 2 3 2 加载时间 根据液压支架通用技术条件( m t 3 1 2 2 0 0 0 ) 进行耐久性能试验时，应该满足图 2 3 所示的循环加载曲线1 1 6 。循环加载采用内加载方式，加载过程分为四个阶段，按照 这四个阶段来控制电液换向阀的换f 移动作，依次实现初撑、增压、保压、卸载四个动作， 直至满足试验次数要求。 液压支架试验台液压系统动态特性分析 t - 一循环周期；p c 一试验压力；p c 一供液压力；p r 一卸载压力( a d df o l d e r 添加上 a m e 、a n a t l a b 蝴e s i m 。 ( 4 ) 系统编译器配置 要实现a m e s i m 和s i m u l i n k 的联合仿真，对于使用w i n d o w s n t 、w i n d o w s 2 0 0 0 和 w i n d o w s x p 系统的用户，需要先安装m i c r o s o f tv i s u a lc + + 做为系统编译器，然后再安装 a m e s i m 软件和m a t l a b 软件。在安装m a t l a b 6 1 以上版本之后，系统内存在了m i c r o s o f t v i s u a lc + + 与l c cc 两种编译器，这时候再使用a m e s i m 软件建模并且进入编译模式之后 会发现编译过程中止并且在编译信息提示框中出现除正常的编译过程信息外的如下提 示： s e l e c tac o m p i l e r ： 【1 m i c r o s o f tv i s u a lc c + + v e r s i o n 6 0 【2 l c cc v e r s i o n2 4 【0 n o n e c o m p l i e r ： 出现这种情况不能够在a m e s i m 环境中解决，这种情况会导致编译过程终止不能够 进入参数设置模式，仿真不能够继续进行下去。在这种情况下，需要进入至l j m a t l a b 命令 窗口中，运行m e x s e t u p 命令对m