插装阀在液压支架中的应用研究

1、插装阀在液压支架中的应用研究侯波(安徽理工大学机械系,淮南232001摘要:研究了插装阀在支架液压系统中的应用前景,设计了采用插装阀的某支撑式液压支架的液压系统,并分析了工作原理。分析结果表明:插装阀的诸多优点适合于支架的工况,便于实现电液控制和快速移架,顺应生产要求,符合支护技术的发展趋势,值得推广。关键词:插装阀;液压支架;液压系统中图分类号:TH137152文献标识码:B文章编号:1001-3881(20059-075-2Study on the Appli ca ti on of Plus-i n Va lve i n Hydrauli c SupportHOU Bo(Mechanic

2、al Depart m ent,Anhui University of Science and Technical,Huainan232001,China Abstract:The app licati on p r os pect of p lus-in valve in hydraulic supportwas studied1A chock-type hydraulic support equi pped p lus-in valve was designed,and the working p rinci p le was analyzed1The analytic result sh

3、ows that the p lus-in valve is suitable t o the working conditi ons of hydraulic support,it can p r ovide electric-hydraulic contr ol and realize quickly moving the support1Theref ore,it is worth whole generalizing due t o their coincidence with the devel opment of support technol ogy1 Keywords:Plug

4、-in valve;Hydraulic support;Hydraulic syste m0引言液压支架是现代煤矿综采工作面的支护设备,主要由顶梁、立柱、底座和推移千斤顶等组成,以高压乳化液为工作介质,靠各油缸(立柱、前梁和推移千斤顶等的伸缩,实现相应的动作,完成支护任务。其工况特点是:介质粘度低、工作压力高、流量大、工作环境恶劣,介质污染较严重。由于历史的沿革,目前所使用的支架液压系统采用的均是专用管式阀,存在许多固有缺陷(如通流能力小,密封性不好,抗污染力差等,若只是靠增大阀的通径等措施来适应高压大流量的工作要求,势必会导致阀的体积增大,工作性能变坏,压力损失和内泄漏增加,操纵困难(操纵阻

5、力大、制造成本增加等负面效应。又由于支架的工作环境恶劣,介质污染较严重,使阀芯的磨损严重,大大缩短了阀的正常使用寿命,由此也导致了支架的各种故障,工作可靠性降低,增加了维护时间,降低了工作面的生产效率。实践证明:支架所存在的故障,多是由阀类元件所引起,要想改善支架的综合性能,适应新的工作要求,就必须寻找新的阀种取代管式阀,以从根本上解决由管式阀所引起的各种问题。1应用依据分析插装阀是近30年来发展起来的一种新型阀种,结构原理和应用实践都证明:插装阀具有通流能力大、工作压力高、密封性能好、抗污染能力强、响应快、动作可靠等突出优点,特别适用于液压支架的工况。若将其用于支架的液压系统,必将对改善支架

6、的工作性能、提高其工作可靠性和效率、减少通流阻力和阀的操纵阻力等起到重要作用。另一方面,插装阀也可满足某些特殊工况的需要。如用于周期来压强烈的坚硬难冒顶板的支撑式支架,在老顶突然来压时,立柱下腔控制阀中的安全阀,要通过很大的瞬时流量,普通安全阀的通流能力远不能满足通流要求,因而专门设计了充气式大流量安全阀(K DF型,来适应这种工况。但这种大流量安全阀的结构复杂,制造难度大,装配要求高,工作性能和可靠性差,很难满足使用要求。在这种情况下,立柱下腔,还要装设普通安全阀来适应正常工况的需要,这无疑会增加元件数量和制造成本。而采用通流能力强、动作灵敏、可靠的插装式溢流阀,则能很容易解决这一问题,又会

7、使系统简化。为提高产量,现代煤矿越来越多地使用大功率采煤机和大运量刮扳输送机。为充分发挥采煤机和刮扳输送机的生产率,要求加快与之相配套的液压支架的移架速度,缩短支护作业时间,以实现综采的高产高效。而加快移架速度的途径有两条:一是采用电液控制,二是采用大流量阀件。采用电液先导控制的插装阀,利于实现各种自动和程序控制,其大的通流能力(可达10000L/m in以上足以满足支架的任何大流量用液要求;为降低使用成本,消除环境污染,支架正趋向于采用纯水工作介质,插装阀的优良密封性能在纯水支架中会显出更大优越性。所以,用插装阀设计支架液压系统顺应生产要求,符合支护技术和流体传动技术的发展趋势,具有现实和深

8、远意义。2系统设计和工作原理分析基于上述分析,提出了用插装阀取代管式阀设计支架液压系统的设计思想。采用插装阀的某支撑式支架的液压系统如图1所示,该系统采用了4组三位四通插装式方向阀来控制每组立柱和千斤顶的动作,分别采用插装式溢流阀和液控单向阀,取代原来的管式阀组成液压系统,现对各油缸的工作原理分析如下:(1前梁千斤顶由插装式方向阀1控制,其无杆腔油路上设有插装式液控单向阀和溢流阀组成的控制阀组,同插装式方向阀1的A 口相连,有杆腔油路同方向阀1的B 口相连。当将先导阀切换至右阀位时,方向阀中的4个二通阀中的a 和c 的上腔通压力油,阀口关闭,b 和d 的上腔通油箱,阀口开启,此时油流:P A,

9、B O,泵站压力液经A 口和液控单向阀进入前梁千斤顶的下腔(此时液控单向阀中的二位三通先导阀处于图示位置,千斤顶上腔的油液经方向阀1的B 口流回油箱,实现伸出动作。当需要缩回时,可将方向阀中的先导阀切换至左阀位,方向阀1中4个二通阀中的a 和c 上腔通油箱,阀口打开,b 和d 的上腔通压力油,阀口关闭,此时油流:P B,A O,泵站压力液到达千斤顶上腔的同时,将液控单向阀中的液动二位三通阀切换至左阀位,其上腔通油箱,该单向阀开启,千斤顶下腔的油液经A 口和二通阀a 流回油箱,千斤顶缩回。当方向阀中先导阀处于图示中间阀位时,4个二通阀上腔均通压力油,A 、B 、P 、O 口均被关闭,前梁千斤顶两

10、腔油路也均被封闭,停留在某一位置,在顶板下沉和老顶来压时,前梁千斤顶下腔的压力上升至溢流阀中先导阀的调定压力时,先导阀开启,二通阀也随着开启,千斤顶下腔卸载,前梁收回,压力降低后,溢流阀中的先导阀和二通阀又随之关闭,恢复 千斤顶的正常工作状态。1、15、16、171方向阀21前探梁千斤顶5、81前后排立柱3、6、9、141液控单向阀4、7、101溢流阀111推移千斤顶121刮板输送机131复位千斤顶a r 1二通插装锥阀单元图1采用插装阀的支撑式支架液压系统(2立柱。前、后排立柱分别由方向阀17和16控制,两排立柱的油路完全相同。每排立柱中的2个油缸并联。立柱的上腔与方向阀17和16中的B 口

11、相连,下腔经液控单向阀同方向阀17和16中的A 口相连,其下腔油路上也接了一个插装式溢流阀。同理,当方向阀中先导阀处于右位和左位时,分别控制立柱的伸出和缩回。当方向阀中的先导阀处于图示中位时,立柱上下腔的油路均被封闭,支架处于支撑工作状态。当顶板下沉和老顶周期来压使立柱下腔的压力上升至溢流阀中先导阀的调定压力时,先导阀开启,其中的二通阀也随之开启卸载使立柱下腔的压力降低,当压力降低到先导阀的调定压力以下时,先导阀和二通阀又迅速关闭,恢复工作阻力,以后将不断地重复这个过程,使支架实现恒阻支撑。(3推移千斤顶,由方向阀15控制,同理,当方向阀中的先导阀处于左位和右位时,分别控制着推移千斤顶缸体和活

12、塞杆的移动,实现推溜和移架;先导阀中位时,推移千斤顶的两腔均被封闭,推移动作停止。液控单向阀14的作用是:推溜后使刮板机能较长时间及可靠地停留在某一位置。分析表明,用插装阀组成的支架液压系统完全能满足液压支架的工作要求。基于同样的原理,用插装阀可设计出所有类型和型号的液压支架的液压系统。3可行性分析(1插装阀的性能特点适合液压支架的工况,能满足其使用要求。(2现代支架液压系统中所使用的各种阀件的功能均可用相应的插装阀实现。(3插装阀易于集成的优点,可使控制阀组的结构较为紧凑,便于安装。(4有成熟的防爆型电液控制元件和系统可供选用。(5经过几十年的发展,插装阀元件的生产已形成系列化和通用化,制造

13、和使用成本相对较低。所以,用插装阀设计和装配支架液压系统,在技术上无障碍,经济上可行。4结论(1插装阀的优点特别适合于支架的工况,用其设计的支架液压系统,性能优越,完全能满足使用要求。(2插装阀的通流能力大、通流阻力小、密封性好,用其设计的支架液压系统的效率会显著提高;由于采用先导控制,可减少操纵阻力、节能。(3插装阀的抗污染能力强,在介质较脏时,不易堵塞,磨损较轻,可延长阀类元件的使用寿命,减少故障,提高支架液压系统的工作可靠性。(4采用电磁阀作为先导阀,可方便地实现各种自动控制。(5插装阀便于实现电液控制、通流能力大和(下转第57页1210B 卧式加工中心上,对换刀部分进行了重大改进。 3

14、MAKI N O 1210B 的换刀过程及特点牧野公司在MAKI N O 1210B 卧式加工中心上,将刀具的刀座改为可移动式,导轨位置也由机床中部移至上部,其换刀部分的结构如图5所示。 图5日本牧野公司MAKI N O 1210B卧式加工中心换刀示意图由图5可知,换刀机械手由原来的直抓式改为旋转式,运动式改为固定式,刀座可以离开滑板,在轨道上的P1点到P2点之间移动。其换刀过程示意图如图6所示。 图6日本牧野公司MAKI N O 1210B 卧式加工中心换刀过程示意图从MAKI N O 1210B 卧式加工中心换刀过程示意图(图6可知,可移动刀座的出现,大大削减了机械手的工作量,机械手的工作

15、只局限于换刀的动作;而从刀库取刀、刀具返回刀库的过程由可移动刀座来实现。这样,原来机械手换刀过程中复杂的机械运动机构被分解成几个简单的机构,执行几个简单的动作,各个机构相互独立又相互联系,使得机床的换刀过程简化。4可移动刀座图7日本牧野公司MAKI N O 1210B 卧式加工中心刀座结构示意图可移动刀座仅仅完成由P1点到P2点之间的运动。可移动刀座对刀具的定位和固定仍采用炮筒式结构,其结构示意图如图7所示。在可移动刀座的外侧,有凹槽与刀库的滑板配合,可移动刀座的移动由图8可移动刀座动作示意图拔杆前端的机械手夹住移动刀座的夹紧槽,带动可移动刀座移动,如图8所示。可移动刀座一般采用工程塑料,这一

16、方面可减轻其本身的重量,另外一方面可移动刀座也可采用模具进行批量生产,降低可移动刀座的制造成本。5小结加工中心刀库可移动刀座的使用,为我们提供了一种新的换刀方式。此种换刀方式可推广到立式加工中心上。它代表了加工中心(ATC 部分的一种发展趋势,具有广阔的应用前景。参考文献【1】F ANUC SER I ES 0-MC 00-MC 0-MATE MC 1F ANUCLT D,19901【2】Aut oCAD 平面制图实作1电子工业出版社,20021收稿时间:2004-04-09(上接第76页响应快的优点尤其能适应快速移架的需要;其优良的密封性能,在采用纯水介质的纯水支架中应用,能显出更大优越性。(6插装阀用于支架液压系统,顺应生