液压支架用立柱综合试验台的改进.pdf

2 0 1 3年 5月 第 4 1 卷 第 1 O期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAULI CS Ma v 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ．1 0 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 0 ． 0 2 5 液压 支架用立柱综合试验台的改进 马强 ， ，赵越 ，徐 尧 ’。 1 ．中国矿业大学机 电与信息工程学院，北京 1 0 0 0 8 3 ；2 ．煤炭科学研 究总院检测研 究分院，北京 1 0 0 0 1 3 ； 3 ．煤炭资源开采与环境保护 国家重点 实验室，北京 1 0 0 0 1 3 摘要根据新的国家标准对液压支架立柱的试验要求及 目前试验装置存在的问题，改进了试验系统。介绍了试验台的 总体要求和技术参数，并详细介绍了试验台系统的工作原理。试验装置采用了先进的比例伺服控制技术及计算机辅助测试 C A T 技术。实际使用表明该试验系统性能稳定、工作可靠。 关键词试验台； 液压支架立柱 ； 测控系统 中图分类号 T D 3 5 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 0 0 7 53 I mp r o v e me n t o f I nt e g r a t e d Te s t b e d f o r Hy dr a u l i c S up po r t Co l umn MA Q i a n g l 1 ，Z H A O Y u e ．X U Y a o I 1 1 ． C o l l e g e o f Me c h a t r o n i c s a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t y o f Mi n e I n d u s t r y i n C h i n a ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ． T e s t B r a n c h ，C h i n a C o a l S c i e n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e 。B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ； 3 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C o a l R e s o u r c e Mi n i n g a n d E n v i r o n m e n t P r o t e c t i o n ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e n e w n a t i o n a l s t a n d a r d ’ S t e s t r e q u i r e me n t s o f h y d r a u l i c s u p p o r t c o l u mn，a n d t h e p r e s e n t p r o b l e ms e x - i s t e d i n t h e t e s t d e v i c e，t h e t e s t s y s t e m wa s i mp r o v e d ． T h e o v e r a l l r e q u i r e me n t s a n d t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f t e s t - b e d w e r e i n t r o d u c e d， a s we l l a s t o t h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f t h e t e s t b e d s y s t e m i n d e t a i l ． T h e a d v a n c e d p r o p o r t i o n al s e r v o c o n t r o l t e c h n o l o g y a n d t h e c o mp u t - e r a i d e d d e s i g n C A T t e c h n o l o gy w e r e u s e d i n t h i s t e s t d e v i c e ．I t i s s h o w n a f t e r t r i al t e s t i n g tha t t h e t e s t s y s t e m i s s t a b l e i n p e r f o r m a n c e a n d r e l i a b l e i n o p e r a t i o n ． Ke y wo r d s T e s t - b e d ；Hy d r a u l i c s u p p o rt c o l u mn；Me a s u r e me n t a n d c o n t r o l s y s t e m 近年来 ，随着煤矿综采设备的快速发展 ，液压支 架的工作阻力越来越高，而液压支架立柱作为液压支 架的主要承载部件，不仅是液压支架的执行元件 ，而 且还要承受煤矿顶板来压的所有载荷。因此，其性能 的好坏直接影响到了液压支架的可靠性，甚至会危及 煤矿工作人员的生命安全。因此，相应的检测手段要 不断地进行更新 ，以保证各项性能均达到要求后方可 投入使用。 随着新的国家标准 G B 2 5 9 7 4 ． 2 - 2 0 1 0 煤矿用液 压支架第 2部分立柱和千斤顶技术条件的颁 布 ，试验项 目发生一定的变化 ，试验设备的试验能力 将无法满足要求 ，针对这种情况 ，对其进行技术改造 已是势在必行。新设计的液压支架立柱综合试验台可 进行新 国标 中的所有 型式试验项 目；试验过程 由计算 机控制 ；所有数据均 由计算机通过高精度传感器采 集 ；实 时绘制 曲线 、编制检测报告 。 1 试验台系统具有的主要功能及参数确定 该试验台设计依据 G B 2 5 9 7 4 ． 2 - 2 0 1 0 煤矿用液 压支架 第 2部分立柱和千斤顶技术条件 的要 求。 1 ． 1 试 验 台 系统 的主要功 能 空 载行程 试验 、启 动压力试 验 、密封 性能试 验 、 让压性 能试验 、过载性能试验 、耐久性能试验 、外伸 限位试 验及 功能试验 。 1 ． 2 试验 台参数的确定 1 油 泵压 力 0～3 1 ． 5 MP a ，流 量 3 ． 7 L ／ m i n 、 6 3 L ／mi n 2 乳化液泵压力 0 3 1 ． 5 M P a ，流量 4 0 0 L ／ m i n ； 3 被试件工作介质乳化液 5 ％油， 9 5 ％水 ； 4 工作用液选用0 ． 1 2 5 m m精度的过滤系统； 5 试 验台试 验压力 为 0～1 0 0 M P a ； 6 加载速度 ≥2 m m ／ m i n 。 2 原试验系统的问题 按照新 的国家标准的要求 ，试验过程 中应测 出相 应的压力值并绘制曲线 ，同时对 加载环境也做 出了相 应的规定 。系统改造之前 ，部分试验过程仍需要人工 直读压力表进行数据记录，有一定误差且效率低；原 收稿 日期 2 0 1 2一 o 4 0 5 作者 简介 马 强 1 9 8 6 一 ，男 ，工 学学 士 ，工 程师 ，现主要 从 事煤 矿 支护 设 备检 测 检验 工 作。Ema i ma q i a n g 5 2 5 1 63 ．c o rn。 7 6 机床与液压 第 4 1 卷 系统无法实现新标准中规定的超低速慢加载的要求。 3改进后的试验系统组成及特点 3 ． 1 液压 系统 液压 系统 由外 加 载油 系和 内加 载乳 化液 系 统组 成 ，其主要是 为了能够满足液压缸试验过程 中的所有 项 目要求 。 1 外加载系统。液压系统基本加载原理如图 1 所示。加载系统主要由一台油泵、加载油缸、高精度 伺服比例阀 小流量及大流量 、电控换向阀和比例 溢流 阀组成 。系统工作时 ，油泵启动为系统提供动力 及工作液，系统压力由泵出口处的比例溢流阀调节 ， 工作液通过电控换向阀，经过高精度伺服比例阀进行 流量控制 ，从而控制加载速度 ，作用于加载油缸 ，油 缸克服摩擦力及被试件初撑力向前移动，实现加载过 程 。 图 1 外加载液压系统 根据新国标的要求 ，系统在不同的试验项 目中需 要提供不同的加载速度，即快速加载及慢速加载。其 工作原理如下 系统实现高速加载时，电液控换向阀 1 得 电 ，电液控换 向阀 2失 电，液压油 经过伺 服 比例 阀 1 进入液压 缸 ，控制伺服 比例 阀 1 的流量 ，实现快 速加载 的控制 ；当需要进行慢速加载时 ，电液控换 向 阀 1 失 电，电液控换 向阀 2得 电，液压油经过伺服 比 例阀2进入液压缸，通过对伺服比例阀2进行精细调 节来控制进入加载缸的流量，从而实现低速慢加载的 试验过程 。 2 内加 载 系统 。其 主要作 用一 是在 外 加载过 程中为被试件充液；二是完成新的国家标准中增加的 内加载试验项 目。其液压系统基本 加载原理如 图 2所 示 。系统 由一 台乳化 液泵 、增 压器 、控制 阀等组 成 。 试验过程中其基本动作流程为初撑一充液一增压一 卸荷，具体过程为乳化液泵开启后 ，D F 1 动作 ，被 试件初撑并达到一定的初撑力 ；D F 2动作 ，为增压器 及被 试 件 充 液 ；D F 3动作 ，增 压 器 为 被 试 件 加 载 ； D F 4动作 ，为被 试 件卸 载 。该 系统 由计 算 机调 用 程 序 ，依次完成上述循环动作。 图 2内加载液压系统 3 ． 2电气控制及计算机测控 系统 液压支架立柱试验台的所有电气控制组件均安装 在实验室 内部 的电气控制柜 内，控制柜 中主要 包括泵 站系统电机 的启 、停控制 、泵站压力卸荷控制 、各电 磁阀手动控制、压力及位移等数显表以及其他相关的 辅助指示装置。系统试验过程由计算机 自动控制 ，实 时采集 、显示及保存实验数据，系统显示直观，操作 简便 。 各种试验项 目均 已编写 入程序 之中 ，检验人员可 以根据所需进行的试验项 目，选择不同的参数设置界 面，并输入相对应的技术指标数据。设置完成后 ，可 分别进行手 动或 自动 循环 动作 。具 体 原理 如 图 3所 乃 。 工 控 机 图 3 控制系统原理 3 ． 3 计算机软件 系统组成 试验 台测控系统采用 V B语 言开发 ，测控 软件实 现功能，即数据控制及采集、人机交互界面和数据库