◎劉飛

鑒于煤礦采掘作業(yè)中相關(guān)穩(wěn)定性以及安全性的需要，需要在綜采工作面的液壓管路系統(tǒng)中使用液控單向閥裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)回路通、斷動(dòng)作的控制，不過(guò)此類液控作用的單向閥僅僅具備全開(kāi)和全關(guān)這兩種工作狀態(tài)，不能對(duì)整體液壓系統(tǒng)的管路內(nèi)液壓油的流量進(jìn)行控制，這樣就使得油缸裝置在工作的過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程都維持同樣的進(jìn)、出液壓油的流量，此類控制模式通常存在如下的若干缺陷：

1.當(dāng)油缸進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作的開(kāi)始時(shí)段的啟動(dòng)壓力以及液壓油的流量都相對(duì)較大，對(duì)設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將帶來(lái)長(zhǎng)時(shí)間的沖擊，極易引起銷軸部件因?yàn)槭艿窖h(huán)作用的剪切力而發(fā)生斷裂、油缸裝置的接頭座區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間受到?jīng)_擊載荷而失效等問(wèn)題；

2.當(dāng)油缸在相應(yīng)動(dòng)作結(jié)束期間，驅(qū)動(dòng)液壓油流量無(wú)法降低，因此運(yùn)行速度無(wú)法相應(yīng)減小，這就造成油缸動(dòng)作的執(zhí)行過(guò)程無(wú)法精準(zhǔn)地操控；

3.與此同時(shí)，液壓系統(tǒng)的管路元器件的應(yīng)用壽命也可能受到一定程度的影響，并且從環(huán)保的角度來(lái)講，節(jié)能效果不佳，對(duì)于有限的資源造成不必要的浪費(fèi)。

一、煤礦井下液壓支架電液多速智能控制規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

煤礦井下液壓支架電、液多速控制系統(tǒng)在通常狀況下是由高壓主管路、電液主控制閥、下部支管、上部支管以及液壓油缸、電液多級(jí)調(diào)速閥、本安控制裝置等部件構(gòu)成。當(dāng)高壓液體通過(guò)高壓管路進(jìn)入電、液主控制閥裝置的總進(jìn)液口裝置，電、液主控制閥上的工作液入口經(jīng)過(guò)下部支管來(lái)和油缸裝置的下部腔體相互連通，電、液主控制閥上的另外一個(gè)工作液入口進(jìn)過(guò)上部支管和油缸部件的上部腔體相互連通，進(jìn)液管路或下部腔體支管部位配備一部電、液多級(jí)速控制閥裝置，方便對(duì)液壓支架管路內(nèi)部的液壓油的流量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。煤礦井下液壓支架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1煤礦井下液壓支架結(jié)構(gòu)

二、煤礦井下液壓支架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)工作原理研究

此控制系統(tǒng)借助電、液有機(jī)結(jié)合的相關(guān)控制工程原理來(lái)達(dá)成液壓支架裝置的進(jìn)液流量或者對(duì)于油缸執(zhí)行動(dòng)作的多級(jí)速度控制的目的，煤礦井下液壓支架電液多速控制閥工作原理圖如圖2所示。操作人員借助控制裝置來(lái)設(shè)定對(duì)應(yīng)的執(zhí)行程序，來(lái)精確操作電磁閥裝置的開(kāi)啟動(dòng)作，當(dāng)油缸在相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作的開(kāi)始時(shí)段，液壓控制的單向閥裝置系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉，其中的乳化液流過(guò)節(jié)流閥芯裝置，管路系統(tǒng)處于小流量供液的狀態(tài)，此時(shí)的動(dòng)作執(zhí)行油缸將會(huì)以比較緩慢的速度伸出來(lái)，這樣就能最大限度地減緩液壓支架在啟動(dòng)過(guò)程中受到的液壓載荷沖擊；當(dāng)動(dòng)作執(zhí)行的中間時(shí)段，電磁閥裝置將會(huì)處在斷電狀態(tài)，液控的單向閥系統(tǒng)處于常開(kāi)的狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)將會(huì)以比較大的流量迅速進(jìn)液，這時(shí)油缸機(jī)構(gòu)將會(huì)以比較高的速度來(lái)進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作；當(dāng)動(dòng)作執(zhí)行的末段時(shí)，電磁閥裝置處于通電的狀態(tài)，液控的單向閥系統(tǒng)處于關(guān)閉的狀態(tài)，管路系統(tǒng)中的進(jìn)液流量比較小，此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作將會(huì)以比較緩慢的速度來(lái)運(yùn)行。如果用油缸推移的控制過(guò)程為例，當(dāng)油缸進(jìn)行伸出操作的時(shí)候，下部腔體進(jìn)液的過(guò)程可以劃分成三個(gè)不同的階段：

1.初始階段，電、液多級(jí)控制閥裝置內(nèi)的先導(dǎo)閥通常處于開(kāi)啟（1.15～2.55）秒的狀態(tài)，與此同時(shí)操控油缸拉架裝置的電液閥處在初始的工作位置，這是油缸是以緩慢的速度進(jìn)行伸出動(dòng)作；

2.中間時(shí)間的電、液多級(jí)速度控制閥內(nèi)的先導(dǎo)閥處在停止?fàn)顟B(tài)，大流量的單向閥系統(tǒng)處在常開(kāi)位置，程序通常設(shè)為（5.25～6.95）秒，液壓管路中的主油管路大量進(jìn)液，驅(qū)動(dòng)油缸以較高的速度伸出；

3.末段緩沖閥內(nèi)的先導(dǎo)閥處于開(kāi)啟狀況，電、液多級(jí)控制閥裝置的大流量單向閥系統(tǒng)是截止位置，此時(shí)推動(dòng)油缸動(dòng)作的電、液閥處于工作位置，管路系統(tǒng)以比較小的流量進(jìn)液，直到油缸整體實(shí)現(xiàn)伸出。

圖2煤礦井下液壓支架電液多速控制閥工作原理圖

1.單向節(jié)流閥2.液壓控制單向閥組3.電磁控制閥

三、煤礦井下液壓支架電液多速智能控制閥體基本工作原理研究

煤礦井下液壓支架電、液多級(jí)控制閥裝置是由主閥閥體、單向閥系統(tǒng)、先導(dǎo)閥系統(tǒng)等構(gòu)成。主管道和分支管道排布在主閥的閥體內(nèi)部，主管道包括了進(jìn)液的管道、出液的管道及連通這兩個(gè)部分的連通腔體，連通腔裝置的內(nèi)部設(shè)置了截止閥機(jī)構(gòu)，屬于一類液控的單方向閥系統(tǒng)，分支管道的兩側(cè)分別聯(lián)通進(jìn)液管道以及出液管道；進(jìn)液管道部分與具備先導(dǎo)閥的進(jìn)油口相互連通，先導(dǎo)閥如果在開(kāi)啟的時(shí)候，液控的單向閥系統(tǒng)處在常閉的情況下，先導(dǎo)閥如果處在關(guān)閉的位置，液控的單向閥系統(tǒng)將會(huì)是常開(kāi)的情況。

煤礦井下液壓支架電液多速智能控制閥體在液壓支架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用過(guò)程中，系統(tǒng)承載壓力的工作液既能夠采用液壓乳化液，也能夠采用純水、化學(xué)組成成分無(wú)限接近水的液壓傳動(dòng)介質(zhì)或者是其他類型的液壓系統(tǒng)傳動(dòng)介質(zhì)。經(jīng)研究，液壓支架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)液流通端口與其所對(duì)應(yīng)的出液流通端口與液壓系統(tǒng)的液壓管路進(jìn)行行之有效的對(duì)接，在液壓系統(tǒng)相關(guān)端口接入至液壓管路的過(guò)程中的主要流通道以及細(xì)流通道后，主閥閥體內(nèi)部機(jī)構(gòu)通過(guò)使用液壓系統(tǒng)控制元器件電磁先導(dǎo)閥可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)液控單向閥進(jìn)行行之有效的合理控制，當(dāng)電磁先導(dǎo)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，主流通道與細(xì)流通道在通常狀況下都是處于開(kāi)啟的運(yùn)行狀態(tài)，基于此該液壓系統(tǒng)元器件可以提供巨大流量的乳化液；另外一種情況是當(dāng)電磁先導(dǎo)閥件處于開(kāi)啟狀態(tài)的過(guò)程中，泵站乳化液注入液壓支架的油缸中，此時(shí)液壓支架液壓系統(tǒng)的液控單向閥是一直處在常閉狀態(tài)，在將主流通道設(shè)置成關(guān)閉狀態(tài)后，將細(xì)流通道設(shè)置成開(kāi)啟狀態(tài)，基于此液壓支架相關(guān)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能夠最大限度地提供小流量的乳化液。

四、煤礦井下液壓支架煤礦安全耐久模擬相關(guān)試驗(yàn)過(guò)程研究

煤礦井下液壓支架煤礦安全耐久模擬相關(guān)裝置在通常狀況下是由液壓支架設(shè)備、護(hù)幫板主推桿裝配件以及底座支撐平臺(tái)雙向支撐耳座組成，煤礦井下液壓支架相關(guān)耐久安全試驗(yàn)裝置主要零部件結(jié)構(gòu)如圖3所示。煤礦井下液壓支架煤礦安全耐久模擬相關(guān)裝置在一般情況下指的是用來(lái)模擬并收集液壓支架液壓系統(tǒng)推移油缸的相關(guān)重要試驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù)。為了能夠精準(zhǔn)的模擬出煤礦井下液壓支架液壓系統(tǒng)推移油缸真實(shí)的工作狀況，液壓支架液壓系統(tǒng)推移油缸將其推桿聯(lián)接頭焊接在液壓支架底座平臺(tái)的安全支撐耳座上，確保液壓支架液壓系統(tǒng)的推移油缸能夠帶負(fù)載完成推溜動(dòng)作，進(jìn)而能夠獲得合理可靠的煤礦井下液壓支架煤礦安全耐久模擬相關(guān)試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與重要參數(shù)信息。

圖3煤礦井下液壓支架相關(guān)耐久安全試驗(yàn)裝置主要零部件結(jié)構(gòu)

通過(guò)在三個(gè)綜采工作面液壓支架煤礦安全耐久模擬相關(guān)試驗(yàn)周期以內(nèi)配置負(fù)載、安裝帶多速閥體以及帶負(fù)載無(wú)多速閥體的最大安全位移量、液壓系統(tǒng)最大安全壓力變化二次曲線以及安裝負(fù)載匹配多速智能閥（安全緩沖與自動(dòng)啟停）煤礦井下液壓支架設(shè)備的工作原理如圖4所示。根據(jù)圖4相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校核與對(duì)比研究分析得出，在泵壓參數(shù)信息一致的情況下（液壓支架相關(guān)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的最大額定安全試驗(yàn)壓力數(shù)值是27.375兆帕），在使用多速緩沖閥體后，在液壓支架液壓系統(tǒng)千斤頂伸出的單行程以內(nèi)，常規(guī)的一次突然壓力沖擊載荷（平均最大額定安全載荷數(shù)值是10.175兆帕）被分成三次小數(shù)值安全沖擊載荷，當(dāng)中第一次液壓支架液壓系統(tǒng)最大額定安全壓力數(shù)值最高提升至3.375兆帕，隨后第二次提升最高數(shù)值是4.875兆帕，第三次提升最高數(shù)值是6.375兆帕，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果能夠得出，緩沖效果是非?？茖W(xué)合理的，對(duì)液壓支架液壓系統(tǒng)對(duì)千斤頂接頭座起到了行之有效的保護(hù)作用。通過(guò)液壓支架耐久與疲勞測(cè)試試驗(yàn)，得出液壓沖擊已經(jīng)無(wú)法使聯(lián)接銷軸發(fā)生形變狀況，進(jìn)而最大限度地確保了液壓支架液壓系統(tǒng)千斤頂?shù)淖畲笫褂脡勖黾恿司S修保養(yǎng)周期。

圖4安裝負(fù)載匹配多速智能閥（安全緩沖與自動(dòng)啟停）煤礦井下液壓支架設(shè)備的工作原理

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文深入探索分析的煤礦井下液壓支架電液多速智能控制相關(guān)系統(tǒng)，在通常狀況下指的是在液壓支架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的回路中增加一組電液多速智能控制閥體，借助煤礦本安控制裝置并且參照一定的控制器運(yùn)算邏輯控制液壓支架液壓系統(tǒng)電磁閥的開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)在液壓支架液壓系統(tǒng)中安裝的各種不同流量的液壓控制單向閥體的開(kāi)啟與控制，進(jìn)而在最短時(shí)間內(nèi)完成液壓支架液壓系統(tǒng)乳化液流量的多速控制模式；通過(guò)在同一臺(tái)液壓支架液壓系統(tǒng)液壓管路中乳化液流量的調(diào)節(jié)以及針對(duì)安裝在液壓油缸內(nèi)部的位移傳感器進(jìn)行相關(guān)重要數(shù)據(jù)信息的采集與控制，能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)了液壓支架液壓油缸最大安全伸縮位移的精準(zhǔn)控制，在該傳動(dòng)過(guò)程中控制精度能夠可達(dá)10.125毫米之內(nèi)。為我國(guó)煤礦機(jī)械液壓支架設(shè)備的發(fā)展進(jìn)步打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，與此同時(shí)也能夠?yàn)榫C采電液控系統(tǒng)應(yīng)用提供一些參考與借鑒。