矿用液压支架差动推移系统的研究

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　　引言

　矿用液压支架作为实现采煤机械化与自动化的关键设备，其性能直接影响到生产率的提高，其中支护速度是主要影响因素之一。而支护速度又主要取决于移架速度，因此只有提高移架速度才能满足高效生产之需要。提高移架速度的措施有很多种，其中改进推移控制回路是提高移架速度的基本措施之一。液压支架目前通常采用单千斤顶实现移架和推溜运输机，其基本控制回路由推移千斤顶、液控单向阀及换向阀组成。利用推移千斤顶的推力推动运输机前移实现推溜，利用拉力实现移架，利用液控单向阀在需要时封闭液体实现准确定位。但采用上述系统进行移架时，由于活塞杆腔的环形面积小于活塞面积，故推溜力大于移架力，与实际工况的要求相反。为实现移架力大于推溜力，必须对推移系统进行改进。

　　1　推移系统的改进

　原有的改进方法主要为采用浮动活塞式推移千斤顶推移系统，浮动活塞式推移系统见图1。该系统利用活塞杆的移动实现推溜，活塞与杆共同移动实现移架，其移架力大于推溜力，但不足之处是活塞的空行程会影响移架速度。主要表现在三个方面：①占用系统的高压流量，使移架速度降低并影响整个工作面的推进速度；②由于浮动活塞的无载运动造成系统压力的突然下降，需进行增压后方可推溜，此过程对液压系统及元件的正常工作与使用寿命影响很大；③浮动活塞的无载运动速度较大，易产生碰撞和冲击。

　为克服上述缺点，本研究采用了图2所示差动推移系统。该系统使用了由两个逻辑锥阀组成的逻辑式差动阀，推移千斤顶为固定活塞式，推溜时高压液通过差动阀同时进入两腔，既满足了推溜力的要求，又无流量与时间损失，从而加快推溜速度。因不存在压力波动和冲撞，保证了系统各元件的寿命。　　2　矿用液压支架两种推移系动的对比分析　通过在ZZS6000型液压支架上的计算和测试，将两种系统进行对比分析。如果采用浮动活塞式推移系统，每次推溜时的流量损失为：Q=0.25π(D2-d2)l　　式中：D－－活塞的直径；
　　　　　d－－活塞杆的直径；
　　　　　l－－活塞行程。　当系统流量为400L/min时，流量损失为Q=17.58L，仅占用系统时间就为2.6s。经实测，平均移架速度为3m/min～4m/min。　在D、d及l不变的条件下，如果采用本研究使用的差动推移系统，则实测移架速度可达9m/min～12m/min，移架与推溜时间和约为4s，大大加快了移架速度。　国内虽然也有采用在推移控制回路上加装交替单向阀从而使推溜时的千斤顶实现差动连接的。但其交替单向阀的结构复杂，成本较高，并在差动交替换向时会出现中间不稳定过程，从而造成整个系统的振动与冲击。而本系统采用的差动阀由两个逻辑锥阀组合而成，具有结构简单、工作可靠及加工成本低的特点，且无不稳定工作状态。图3为该差动阀的实验室测试结果，此阀在流量达200L/min时仅产生2.8MPa的压差，由此可见该阀对整个系统的压力损失影响很小。　　3　结论　2000年第1期山西机械采用新型逻辑式差动阀的推移系统能从根本上解决目前国内所采用的浮动活塞式及交替单向阀式推移系统所存在的问题，既提高了拉架力，加快了推移动作和移架速度，又使结构简单可靠，无压力波动与冲击，并在井下生产实践中得以验证。装有该系统的液压支架移架速度接近目前国外同类机型，具有较大推广价值。