王 會，辛治宏，張 亮

（山西航天清華裝備有限責任公司，山西 長治 046012）

現(xiàn)階段，我國大多數(shù)使用的支架液壓系統(tǒng)的控制方式為手動控制，其中采用的液壓元件壽命不高，存在穩(wěn)定性差、可靠性低、成本高、效率低等缺點，而且閥門的流量較小，尤其是換向閥、單向閥、安全閥，流量小，高壓管路通經(jīng)較小，對乳化液的質(zhì)量要求不高，同國際上先進技術水平有很大差距，這也在一定程度上對我國采煤事業(yè)的發(fā)展造成一定的阻礙，因此，需要對礦用液壓支架液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化，提升系統(tǒng)性能。

1 礦用液壓支架液壓系統(tǒng)概念和組成

（1）液壓支架液壓系統(tǒng)概念。乳化液泵站主要由乳化液泵、液箱、控制元件以及輔助元件所組成，并且安裝的位置在工作面的順槽下，能夠推動工作面一同前進。泵站能夠沿著工作面的敷設，連接主供液管和主回液管，向各個支架提供高壓乳化液，接收低壓回液[1]。液壓系統(tǒng)中最基本的原理就是液體內(nèi)部壓強處處相等，利用油泵產(chǎn)生具有壓力的液態(tài)油，液壓油是一種壓強傳送的載體，能夠在一定面積范圍內(nèi)產(chǎn)生作用力，進而驅(qū)動各個零件產(chǎn)生運動。

（2）液壓支架的組成。液壓支架是礦產(chǎn)開采的主要設備，能夠起到支撐和牽引的作用，根據(jù)其組成和功能結(jié)構的分布主要將其分為四部分，也就是主體結(jié)構件、執(zhí)行元件、控制元件以及其他功能部件等。主體結(jié)構件是液壓支架的支撐結(jié)構和承重結(jié)構，是整體結(jié)構部件的統(tǒng)稱。液壓支架在頂梁位置工作時，會直接和煤礦開采的工作面的上頂面接觸，這樣能夠支撐松動的煤炭，避免出現(xiàn)下落情況，還能防止開采井出現(xiàn)塌陷情況，其他部件能夠組合起來，承受液壓支架受到的水平力和扭轉(zhuǎn)力，保證液壓支架的受力均勻。液壓支架的執(zhí)行元件是液壓支架在移動和工作過程中決定動作的構件，主要是指液壓缸，立柱是液壓缸的主要支撐構件，在液壓支架工作的過程中，能夠承受頂部產(chǎn)生的豎向力，千斤頂是液壓缸的主要工作構件，包括伸縮千斤頂、側(cè)推千斤頂以及防倒千斤頂?shù)榷喾N，能夠滿足液壓支架的多種需求，比如將液壓支架推進工作面，能夠?qū)?cè)護板進行伸出和收回。在液壓支架中，安全閥門的作用非常大，在液壓支架工作的過程中，往往會產(chǎn)生巨大的壓力，假如出現(xiàn)壓力異常的情況，或者沒有及時的泄壓，就會產(chǎn)生安全事故，對工作人員的生命安全和財產(chǎn)安全造成威脅[2]。因此，安全閥門能夠保護部件在壓力過大的情況下，自動將閥門打開，起到自動泄壓的作用，當壓力降低到規(guī)范額度后就會自動關閉，這樣就能夠保護液壓系統(tǒng)的元件。

2 礦用液壓支架液壓系統(tǒng)中存在的問題和原因

現(xiàn)階段我國使用的礦用液壓支架的液壓系統(tǒng)中存在著各種方面的問題，其中最常見的問題就是泄露，而導致泄露問題的產(chǎn)生主要有兩個原因，分別為①液體在液壓元件或者管路中流動的過程中產(chǎn)生了液壓差，并且和液壓元件之間產(chǎn)生空隙，進而出現(xiàn)泄露問題②由于井下作業(yè)環(huán)境惡劣，導致礦用液壓支架的密封狀態(tài)受到影響。假如液壓支架液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄露情況，會導致液壓支架動作的靈敏性下降，進而會對采煤效率造成影響，甚至會導致液壓支架受損，影響采煤工作面的安全。導致出現(xiàn)泄露問題的因素主要有以下幾種。

（1）結(jié)構設計和元件選擇因素。液壓支架液壓系統(tǒng)的使用性能受到其密封設計和元件選擇的影響，假如密封設計不合理或者密封元件的選擇不規(guī)范，在很大程度上會造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄露情況。再加上液壓支架的使用環(huán)境較為惡劣，環(huán)境中含有大量的煤灰或者粉塵，因此在設計的過程中要保證液壓系統(tǒng)的防塵性和密封性，選擇使用具有防塵功能的密封圈。

（2）制造和裝配因素。液壓支架液壓系統(tǒng)中的液壓元件是主要的構成部分，需要嚴格安全尺寸、型號的要求進行打造，假如在制造的過程中尺寸不合理，超過標準值，就會導致元件自身出現(xiàn)泄露點。同時假如在裝配的過程中，出現(xiàn)用力過猛，用力安裝的情況，會導致元件變形出現(xiàn)泄露情況。

（3）油液污染和零件損傷因素。液壓支架液壓系統(tǒng)在高壓情況下，其中的動力乳化液會出現(xiàn)氣泡，這些氣泡在一定環(huán)境下會出現(xiàn)高溫情況并爆裂，假如液壓系統(tǒng)元件的表面存有凹點或者損傷，這些乳化液就會快速的流向元件表面，促使表面出現(xiàn)磨損情況，進而引發(fā)泄露。在惡劣的工作環(huán)境下，活塞桿會和外界環(huán)境直接接觸，盡管導向套上設置有防塵密封圈，但是也無法避免塵?；蛘哂臀圻M入系統(tǒng)中，使得活塞桿或者密封件受到損壞，進而產(chǎn)生泄露。

3 礦用液壓支架液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設計

實現(xiàn)液壓支架液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計的最終目的在于優(yōu)化液壓支架的工作性能，強化液壓系統(tǒng)工作運行的穩(wěn)定性，減少液壓系統(tǒng)故障發(fā)生幾率，因此可從以下幾方面實現(xiàn)液壓支架液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計：第一，可通過減少管路接頭方法減少液壓支架液壓系統(tǒng)的壓力損失，集成化的優(yōu)化設計手段可有效減少壓力失效環(huán)節(jié)，加強液壓支架液壓系統(tǒng)的靈敏度，進而加強液壓支架液壓系統(tǒng)的采煤效率，實現(xiàn)液壓支架管路布置的平整性。第二，由于液壓支架的運行效率與液壓系統(tǒng)工作的工作高效有著直接聯(lián)系，因此在應用大采高支架液壓系統(tǒng)時，可利用立柱以及推移千斤來增加流量，提升其移架速度，為支護頂板提供保障。此外也可采用雙回環(huán)形供液系統(tǒng)，確保工作面單架、大采高支架有足夠的液壓供給支撐。第三，若對液壓支架液壓系統(tǒng)的工作負荷進行確定，則可以實現(xiàn)整個液壓系統(tǒng)的經(jīng)濟合理性。液壓支架液壓系統(tǒng)的工作壓力決定執(zhí)行元件的尺寸大小，若系統(tǒng)工作壓力相對較大則執(zhí)行元件壓力等級要求也會相對提升，所需求的設備成本也會相對提升。為此在實現(xiàn)液壓支架液壓系統(tǒng)優(yōu)化設計時，需全面掌握所有元件的壓力承受范圍，采取有效的保障措施確保任何部位的系統(tǒng)壓力在承受范圍之內(nèi)。第四，在液壓支架采高不斷增加的前提下，其對應的工作阻力要求也在不斷增加，6.2m液壓支架的工作阻力就高達12000kN，其立柱缸徑也在400mm，為了保證液壓支架的安全，需利用大流量的安全閥進行快速泄液。第五，液壓支架液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開乳化液的支持，因此乳化液質(zhì)量的高低對液壓支架液壓系統(tǒng)的工作效率有著直接影響。乳化液不僅能夠用于系統(tǒng)潤滑，同時也具備防銹、防腐蝕的功能，確保液壓支架液壓系統(tǒng)的工作精確性。第六，液壓支架液壓系統(tǒng)的設計優(yōu)化需要根據(jù)礦井的實際生產(chǎn)情況進行制定，確保優(yōu)化設計的液壓支架液壓系統(tǒng)滿足生產(chǎn)人員的實際應用需求，同時實際操作也較為簡便。設計人員需要保證設計安裝的液壓元件布置層次的合理性，便于檢修人員拆裝維修，應用的膠管長度滿足設計要求，相關裝置安裝牢固繼而避免液壓支架液壓系統(tǒng)發(fā)生震動。同時，還需要在液壓支架液壓系統(tǒng)內(nèi)安裝壓力表此類的監(jiān)測儀器，便于監(jiān)測人員隨時觀察液壓支架的運行狀況。另外，對于液壓支架液壓系統(tǒng)的優(yōu)化，還要結(jié)合系統(tǒng)自身情況，將經(jīng)濟效益放在首位，盡可能選擇性能優(yōu)良、價格合適的液壓元件，滿足煤炭采挖的需求的同時，要關注新型材料的研發(fā)。

4 總結(jié)

總之，隨著我國礦產(chǎn)事業(yè)的改革發(fā)展，礦用液壓支架液壓系統(tǒng)的設計和制造水平有了明顯的改善，這也在很大程度上促進采煤工藝的提升。因此，相關人員要加強對礦用液壓支架液壓系統(tǒng)的設計方面的關注，實現(xiàn)設計優(yōu)化，提升系統(tǒng)性能和使用效率。