刨煤支架推移缸阻尼差動回路的分析和改進(jìn)

楊巍　趙鐵成　郝勝禮

摘 要：本文針對刨煤機(jī)液壓支架推移缸的阻尼差動回路在工作中存在的檢修維護(hù)困難問題進(jìn)行了分析，并制定的合理的改進(jìn)方案。經(jīng)過有效的改進(jìn)，減少了液壓支架阻尼差動回路的故障影響，提高了支架工作的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：阻尼閥 差動回路 流速

前言

液壓支架是刨煤機(jī)組成套設(shè)備的重要組成部分，采用電液控制方式，將原來的手工操作改為自動控制、程序化操作，使液壓支架與其他采煤設(shè)備協(xié)調(diào)運行。但在實際使用過程中，電液控制支架也暴露出一些問題，本文就這些問題進(jìn)行探討并提出改進(jìn)方案。

一、提出問題：

小青礦W2-701刨煤工作面使用ZY5200/08/18D液壓支架，初采過程中發(fā)現(xiàn)這套支架推移缸液壓系統(tǒng)存在問題。在生產(chǎn)過程中，推移缸的阻尼差動回路系統(tǒng)阻尼閥至液控單向閥之間連接B12.5×1.3M高壓膠管，有120架出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，使推移缸不能正常向前推移輸送機(jī)。同時，在檢修過程中發(fā)現(xiàn)阻尼閥故障率很高，而且它處支架電磁閥上和所有管路的集中處，支架內(nèi)高度僅有400MM左右，處理維護(hù)極其困難，不僅耗時費力，稍有不小心就造成人身事故。

二、分析問題：

小青礦使用刨煤設(shè)備，利用PMCR電液控制支架自動排序和推移運行軌道。工作時刨頭開始刨削煤壁，刨頭通過后1-8#支架推移缸向前推移運輸機(jī)。推移距離由主控臺設(shè)定，上行刨深50mm.70mm.下行刨深30mm.50mm。由于各支架液壓系統(tǒng)各種原因造成推移距離不同，達(dá)不到刨深。電控系統(tǒng)還有自動補償保護(hù)功能，在延時進(jìn)行自動補償推移，使各推移缸達(dá)到設(shè)定刨深距離。將輸送機(jī)推直保證工作面始終保持直線。以實現(xiàn)系統(tǒng)的“定量給進(jìn).定量刨煤”的功能。由于推移缸差動回路中的阻尼閥損壞，把相臨三支架阻尼閥甩掉。造成三組支架推移缸推移刨深過大，把刨頭卡位，發(fā)生斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

下面我們分析一下推移缸的阻尼差動回路（圖1）：

液壓支架推移運輸機(jī)時，高壓乳化液P經(jīng)管路流經(jīng)阻尼閥，分成兩條液路：一條液路流經(jīng)單向閥反向封閉不能通過；一條液路經(jīng)節(jié)流口通過。高壓液經(jīng)節(jié)流口時由于通流截面變小，產(chǎn)生液阻現(xiàn)象。使液流通過后壓力降低，通過阻尼閥后壓力降為P1 。高壓液P1 進(jìn)入液控單向閥，推開單向閥經(jīng)A口流出 。高壓液P1一路經(jīng)管路直接進(jìn)入液壓缸活塞腔。一路進(jìn)入交替閥單向閥將閥球推向右腔，同時封閉右腔液路。高壓液P1經(jīng)中間管路進(jìn)入液壓缸活塞桿腔。液壓缸兩腔同時進(jìn)液，由于活塞腔與活塞桿腔面積不同。注入的壓力相等，故作用力不等。活塞在兩腔作用力差推動下向外運動（即差動），輸出推力和速度。活塞桿腔排出液體流入活塞腔。

經(jīng)上述可知，阻尼閥內(nèi)的流速不超過規(guī)定流速（在支架系統(tǒng)中，管路流速一般不超過9m/s），而經(jīng)節(jié)流口流出高壓液的超快流速使人感到驚訝，同時也就找到了高壓膠管滲漏的原因。根據(jù)液體動力學(xué)中的液流連續(xù)性方程，液體在管路中流動時，流經(jīng)管道每一個截面的流量是相等的，并且同一管道中各個截面的平均流速與過流截面積成反比，管徑細(xì)的地方流速大，管徑粗的地方流速小。高壓液體從阻尼閥左側(cè)進(jìn)入閥體，到單向閥內(nèi)徑D（內(nèi)徑為9mm）處，流速為4.95m/s，經(jīng)節(jié)流口d（內(nèi)徑為1mm）流出時，流速達(dá)到401.27m/s。節(jié)流口為圓柱形，高速水流噴出時形成圓柱射流，當(dāng)高速水流與高壓膠管內(nèi)壁發(fā)生碰撞時，會產(chǎn)生極高的沖擊動壓和渦流。由于液壓系統(tǒng)每一瞬間產(chǎn)生的壓力和流量是波動的，導(dǎo)致水射流為連續(xù)脈沖運動的液流，膠管內(nèi)壁表面受到脈動負(fù)荷影響，逐漸疲勞破損進(jìn)而被擊穿損壞。

三、問題解決

處理方案如下：

1.在阻尼閥出口處增設(shè)一個DN13彎頭。由于彎頭內(nèi)壁有一定的弧度可以使引導(dǎo)高速流體的流向，使高速的流體質(zhì)點不直接沖擊高壓膠管內(nèi)壁，從而延長高壓膠管的使用壽命。

高壓乳化液P經(jīng)管路進(jìn)入液控單向閥，推開單向閥經(jīng)A口進(jìn)入阻尼閥。分成兩條液路：一條液路流經(jīng)單向閥反向封閉不能通過。另一條液路經(jīng)節(jié)流口通過。高壓液經(jīng)節(jié)流口時通流截面變小，產(chǎn)生液阻現(xiàn)象。使液流通過時壓力降低，通過阻尼閥后壓力降為P1。高壓液P1一路經(jīng)管路進(jìn)入液壓缸活塞腔。一路進(jìn)入交替單向閥將閥球推向右腔，同時封閉右腔液路。高壓液P1經(jīng)中間管路進(jìn)入推移缸活塞桿腔。通過圖示，可以說明阻尼閥改變安設(shè)位置工作原理沒有改變。另外，液控單向閥位置在支架左立柱前，位置靠向支架前部，方便檢修阻尼閥。

四、改進(jìn)效果

1、改造后的支架阻尼閥連接的高壓膠管在沒有出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。按每根DN13×1.3m高壓膠管價格為98元計算，每月可節(jié)約11760元；

2、阻尼閥安設(shè)位置改變后，降低了人員勞動強度，提高了安全系數(shù)，工作效率提高10倍。結(jié)論

隨著集團(tuán)公司刨煤工作面的廣泛設(shè)計施工，，對刨煤工作面使用設(shè)備性能的要求也將會越來越高。電液控制支架性能對工作面產(chǎn)量和安全的影響顯得尤為突出。不斷增強對支架液壓系統(tǒng)的工作原理、使用方法的研究，穩(wěn)妥改善工作性能，延長其使用壽命，保障設(shè)備正常運行，具有十分重要意義。

作者簡介：

楊巍，1977年7月，男，遼寧省法庫縣人，畢業(yè)于鐵法技校 ，技師，從事綜采設(shè)備維修工作多年.