新型液压支架自动增压装置的研究.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 3 ．2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 0 8 新型液压支架 自动增压装置的研究 郑海燕， 周泽旭， 刘进锋， 张 岩 山西平 阳重工机械有限责任公司 ， 山西 侯马0 4 3 0 0 3 摘要 该文 通过分析综采工作面液压支架支护特点以及采场围岩运动的规律 ， 总结了造成 工作 面初 撑力严重不足且分布不均 的主要 原 因， 设计 了一种 支架 用新型 自动增压装 置 ， 该装 置能够根据工作 面实 际监测的支护参数 自动进 行有效补液和增压 ， 达到提高工作 面 支护质量 的目的。该技术属 于微 电子 、 液压技术领域 ， 涉及 自动控制 系统 、 增压 阀和单 向阀的结构设计等 。 关键词 初撑 力 ； 增压 系统 ； 增压器 ； 支护质量 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 3 0 0 2 5 0 4 The Re s e a r c h o f Ne w Hy d r a u l i c S u p p o r t Aut o ma t i c Pr e s s ur i z a t i o n I n s t a l l a t i o n Z H E N G H a i - y a n , Z HO U Z e - x u ， L I U 2 i n - f e n g , Z H AN G Y a n S h a n x i P i n g y a n g I n d u s t r y Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ，H o u ma 0 4 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t B y a n a l y z i n g s u p p o c h a r a c t e ri s t i c o f f u l l y me c h a n i z e d mi n i n g wo r k i n g f a c e h y d r a u l i c s u p p o rt a s we l l a s mo v e me n t l a w o f s t o p e s u r r o u n d i n g r o c k ，t h i s a r t i c l e h a v e s u mma ri z e d ma i n c a u s e t h a t c a u s e w o r k i n g f a c e s e t t i n g l o a d s e v e r e i n s u f fi c i e n t a n d u n e v e n d i s t r i b u t i o n ， h a v e d e s i g n e d a k i n d o f n e w a u t o ma t i c s u p p o p r e s s u ri z a t i o n i n s t a l l a t i o n ． T h i s i n s t all a t i o n c a n s u p p l e me n t l i q u i d a n d p r e s s u ri z e a u t o ma t i c a l l y a c c o r d i n g t o a c t u a l s u p p o p a r a me t e r s wh i c h a r e mo n i t o r e d b y wo r k i n g f a c e ， a c h i e v e t h e g o a l o f i n c r e a s i n g s u p p o q u a l i o f w o r k i n g f a c e ． T h i s t e c h n o l o g y b e l o n g s t o m i c r o e l e c t r o n i c ， h y d r a u l i c t e c h n i c a l fi e l d i n v o l v e s t h e s t r u c t u r al d e s i g n o f a u t o m a t i c c o n t r o l s y s t e m， t h e p r e s s u r e v a l v e a n d o n e - w a y v a l v e ． K e y wo r d s s e t t i n g l o a d； p r e s s u riz a t i o n s y s t e m ； p r e s s u ri z e r ； s u p p o q u ali t y 0 日 IJ舌 综 采工作 面 冒顶是 影响煤 矿安 全生产 的主要 因 素 ．而初撑力不足又是引起顶梁前端顶板失控 的主要 原 因。液压支架的初撑力 问题 ． 一直是综采工作面采场 支护系统 中的核心 问题 ．从支架液压系统的设计到采 场围岩运动规律 的研究 ．以及综采工作面支护质量的 管理都涉及到液压支架的初撑力 。调查研究表明。 国内 多数采煤工作 面的支架都存在初撑力严重不足且分布 不均 的问题 ．低而不均的初撑力将导致支架不能发挥 其正常 的支撑效能 ．这给顶板 的正常维护和工作面的 有效管理带来许多困难 ， 甚至会导致发生重大事故。 1 提 出问题 根据工作面液压支架 的支护特点 ．在初撑过程中 其升程很小 ． 是一个压实撑紧过程 ． 支架要达到额定初 撑力需要很长时间 ， 而实际供液时间一般较短 ． 故在结 束供液后立柱并未撑实 ． 初撑力也较低。较低 的初撑力 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 1 3 作者简介 郑海燕 1 9 6 9 一 ， 女 ， 山西侯 马人 ， 高级工程 师 ， 本科 ， 主要从 事 煤 机产品技术方面的研发工作 。 虽然能使支架顶梁与顶板保持接触 ．但难以限制直接 顶 的早期离层与破碎 ．造成工作面梁端 冒落和顶板大 面积垮落 ． 此 时支架处于被动支撑状态 ． 分布不均 的支 架初撑力 ．会导致有效外载荷沿顶梁长度方向和工作 面长度方向的作用位置变化 ．极易引起支架处 于偏载 扭转的恶劣工况 。 造成支架压死等恶劣现象。 目前在现代液压支架的设计理念中． 为了防止冲击 载荷对液压支架的损坏． 要求液压支架由被动承载变为 主动承载 保持正常让压性能前提下 。 支架 自动增压初 撑系统 ． 就是利用支架 自动监测技术通过监测支架的姿 态变化以判断顶板的负载变化 ． 根据顶板负载情况有选 择性地提高支架的初撑力 ．该初撑力甚至接近工作阻 力 ． 这样就可以消除综采工作面个别支架上经常出现的 局部动载荷 ． 有利于减缓冲击来压的速度。增压初撑系 统 的应用 ． 可以使支架与围岩相互作用时支架均匀承载 或局部高承载 ． 对综采工作面因支架初撑力严重不足而 造成的严重问题具有很重要 的现实意义 2 工作面液压支架初撑力不足不均的原 因分 析 1 泵站集 中供液 ， 远距离供液使 系统压力损失严 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 4年 第 0 3期 重 ， 造成工作 面尾部支架初撑力低 ， 同时回液背压高 ， 支架支护速度慢 。如果采用环形供 回液管路 ． 减小了沿 途压力损失 ． 均衡了系统压力 ． 缩短 了支架 的移架循环 周期 ． 使各支架的移动速度均匀平衡。但该系统管路布 置复杂 ． 且只能起到改善作用 ． 不能从根本上解决增大 初 撑力 的问题 2 因顶 、 底板起伏及浮煤、 浮矸 的影响 ， 使得初撑 过程中供液时间很难掌握 。而为了加快支护速度 ， 初撑 过程中的供液时间又不可能过长 。目前 ， 大多数液压支 架的液控系统只能满足操作需要 ．实际初撑力是 由支 架工根据主观愿望随机给定 的 3 工作 面多架 同时操作 。 使支 架各立柱供 液不 均。为了使工作面支护速度与采煤机牵引速度相适应 ． 往往需要 支架升柱初撑过程 的后期与相邻 支架的降柱 或移架过程 同时进行 ． 导致液压管路压力损失很大 ． 这 时即使保证 了初撑供液时间．也难 以实现煤炭部要求 的实际初撑力大于额定初撑力 8 0 ％的指标 4 如果采取对工作 面支护质量 的监测来提 高初 撑力 ． 该措施对手动控制液压支架实现起来不容易 ， 工 人劳动强度很大。对于电液控制系统 ． 通过监测立柱下 腔压力设定临界初撑力 2 5 Me a ． 通过 比较可以实现 自 动补液。这对提高支架初撑力具有积极的作用 ， 但是在 泵站压力本身不高或管道系统损失较大时 ．自动补液 就无能为力了 总之 ， 影响初撑力的因素很多 ， 在不 同的条件下 。 可能有不同的因素起决定作用 因此支架初撑后立柱 下腔压力达到或接近额定值的频率很低 ．有时相差很 大且分布不均。 通过计算 国产泵站工作压力一般 为 3 1 ． 5 MP a 。 工 作液通过顺槽 一般 2 0 0 m进人工作面 长度 3 0 0 3 5 0 m 后 ， 除去沿程压力损失 一般为 3 ～ 4 MP a ， 系统压 力 减为 2 7 ． 5 MP a 。 3 自动增 压装置技术方案 增压系统在其他固定设备上应用很多 ．但在井下 液压支架上 的应用并不多见 前苏联在 2 0世纪 8 O年 代和我国煤炭科学 院在 2 0世纪 9 0年代初期 ． 对“ 液压 支架初撑增压系统” 都有过研究 ， 但均 因结构 复杂 、 重 量大、 不易在支架上装设而没有得到推广应用。伴随着 现代微电子技术的发展 ．支架电液控制系统 的广泛推 广 ． 自动补液增压装置的设计已成现实。 如图 1 所示 自动增压控制 系统是由液压源、 电液 换 向阀、 增压阀、 单 向阀、 压力传感器等组成。该控制系 统利用现有压力源 ， 采用一种 由电液换向阀、 增压阀和 三个单向阀所构成 的组合 阀．来实现支架初撑力 的 自 动补充和增压。具体工作原理 当立柱下腔压力低于所 设定的临界压力值 ， 或顶梁与水平面夹角 出现偏差时 ． 压力传感器 、角度传感器就会将 电信号反馈给大流量 电液换向阀和小流量电液换 向阀 ．自动实现立柱的补 液和增压 ， 当达到临界设定压力值时 ． 就会 自动停止工 作 ， 达到根据顶板实际载荷 自动提高初撑力的 目的． 使 支架 由被动承载变为主动承载 因为该增压阀可以说 是一个小型的增压缸 ．可以使初撑力提高到接近工作 阻力 ， 该系统根据增压 阀的实际工作行程 ． 通过程序设 定可控制电液换向阀的换向频率 液控单向阀和安全 阀 图 1 自动增压控制 系统原理 图 如 图 2所示 ， 自动增压器是由一个电液换向阀、 增 压阀 、 两个单 向阀 I和两个单 向阀 Ⅱ所组成 的， 其 中过 渡板位于电液换 向阀与增压阀之间 ．阶梯阀芯装在 阀 体、 阀套内 ， 两个单 向阀 I和两个单 向阀 Ⅱ装在阀体两 1 1 一 电液换 向阀2 一 过渡板3 一 阀套4 一 单向阀5 一 螺堵 6 一 单向阀7 一 阶梯 阀芯8 一 阀体 图 2增压器结构组成图 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 4年 第 0 3期 d o i l 0 ．3 9 6 9 ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ．0 0 9 冲击式气扳机噪声测量不确定度研究 毛乾晖， 惠伟安， 路 波， 郑智剑 国家气动产品质量监督检验 中心， 浙江 奉化3 1 5 5 0 0 摘 要 该文主要研究冲击式气扳机空转噪声测量结 果的不确定度评定 ，按 照标准 J B ／ T 8 4 1 1 - 2 0 0 6 冲击式气扳机和 G B ／ T 5 8 9 8 2 0 0 8 ／ I S O 1 5 7 4 4 2 0 0 2 手持式非 电类动力工具 噪声测量方法 工程法 2级 要求 ， 在半消声室 中对 冲击式气扳 机噪声 的 A计权声 功 率级测量结果进行不确定度评定 ， 验证 了噪声检测方法的合理性与设备检测精度 ， 同时为冲击式气扳 机噪声测量结果不确定度评定 提 供参考 。 关键词 冲击式气扳机 ； 噪声 ； 声功率级 ； 不确定度 中图分类号 T H1 3 8 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 3 0 0 2 8 0 4 S t u d y o f No i s e M e a s u r e me n t Un c e r t a i n t y f o r Pn e uma t i c I mpa c t W r e n c h MA 0 Q 帆一 h u i ， HU I We i a n ， L U B o ， Z HE NG Z h i - -j i a n N a t i o n a l Q u a l i t y S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n C e n t e r o f P n e u m a t i c P r o d u c t s ， F e n g h u a 3 1 5 5 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r ma i n l y s t u d i e s t h e u n c e r t a i n t y e v a l u a t i o n o n t h e i d l i n g n o i s e me a s u r e me n t s o f t h e p n e u ma t i c i mp a c t w r e n c h e s ， i n a c c o r d a n c e wi t h t h e r e q u i r e me n t s o f t h e s t a n d a r d J B ／ T8 4 1 1 2 0 0 6 ” p n e u ma t i c i mp a c t w r e n c h e s ” a n d GB ／ T 5 8 9 8 2 0 0 8 ／ I S O1 5 7 4 4 2 0 0 2 ” h a n d h e l d n o n e l e c t r i c p o w e r t o o l s - n o i s e m e a s u r e m e n t c o d e - E n g i n e e ri n g m e t h o d g r a d e 2 ” ，t h e u n c e r t a i n t y e v a l u a t i o n o n t h e me a s u r e me n t s o f A we i g h t e d s o u n d p o we r l e v e l i n d u c e d b y t h e n o i s e o f t h e p n e u ma t i c i mp a c t wr e n c h e s w a s c o n d u c t e d i n t h e s e mi a n e c h o i c r o o m， the r a t i o n ali t y o f the n o i s e me a s u rin g me t h o d a n d the d e t e c t i o n a c c u r a c y o f t h e a p p a r a t u s i s v e ri fi e d ， s i mu l t a n e o u s l y p r o v i d i n g r e f e r e n c e f o r t h e u n c e rta i n t y e v a l u a t i o n o n the n o i s e me a s u r e me n t o f t h e p n e u ma t i c i mp a c t wr e n c h e s ． Ke y wo r d s p n e u ma t i c i mp a c t wr e n c h e s ； n o i s e ； s o u n d p o w e r l e v e l s ； u n c e rta i n t y O 引言 冲击式气扳机是 以压缩空气为动力源的气动工具 中比较典型、 常见 的实用 型工具。当食指扣击扳机时， 高压气体从储能腔进入 叶片式气动马达 ．装在转子叶 片槽 中的叶片在离心力 的作用下在气缸 内表面旋转 ． 完成一次做功后压缩空气排气 ．依次循环把压力能转 变为机械能 因此使用气扳机的噪声远远大于电动扳 机。由于冲击式气扳机的噪声 ． 使长时间工作的操作者 深感疲劳 、 头感不适和耳呜， 还严重影响周 围环境 。所 以冲击式气扳机空转噪声的测量 已成为气动产品质量 检测 的主要性能之一 收 稿 日期 2 0 1 3 0 7 3 1 作者简介 毛乾晖 1 9 8 4 一 ， 男 ， 浙江奉化人 ， 助理 工程 师 ， 硕士 ， 主要研 究 方 向为气 动产品测试技 术及标 准的研 究。 本文针对某型号 的冲击式气扳机 的空转噪声 ． 按 照标准 J B ／ T 8 4 1 1 2 0 0 6 冲击式气扳机和标准 G B ／ T 5 8 9 8 2 0 0 8 ／ I S O 1 5 7 4 4 2 0 0 2 手持式非 电类动力工具 噪声i 贝 0 量方法 工程法 2级 。 在半消声室中上进行测 量 ．对于冲击式气扳机噪声的 A计权声功率级测量结 果[ 1 J 的不确定度进行研究 1 测量不确定度 的意义 测量 的 目的是为 了得到科学合理 的测量结果 ． 但 在环境影响 、 人 为操作 、 检验设备等等 因素 的影 响下 ． 测量结果或多或少地偏离被测量 的真值 由于测量不完 善和人们的认识不足 ．所得的被测量值具有分散性 ． 即 每次测得的结果不是同一值 ． 而是 以一定的概率分散在 某个 区域 内的许多个值 虽然客观存在的系统误差是一 个不变值 ， 但 由于我们不能完全认知或掌握 ． 只能认为 甚至接近工作阻力 ．消除综采工作面个别支架上经常 出现 的局部动载荷 ， 有利于减缓顶板冲击来压 的速度 。 该 自动增压装置从根本上解决了支架初撑力不足不均 的问题 ， 使支架由被动承载变为主动承载 ， 提高了支架 的支护效率 ， 满足了支架对顶板 的适应性能 。 参考 文 献 [ 1 ] 李 国军． 煤矿综采液压 支架设备选 型设计 、 工况 分析检测 及 液压 支架安全运行 维护检修实用 手册[ M 】 ． 北京 中 国煤 炭出 版社． 2 0 0 7 ． 【 2 】 林建 亚， 何存 兴． 液压元件[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 8 ．