针对两柱掩护式液压支架初撑过程的机构演化机理不明问题,建立了两柱掩护式液压支架的平面运动学模型,得到了两柱掩护式液压支架发生机构演化的必要条件,提出了平衡千斤顶与立柱的主动协同控制策略。理论分析和试验研究表明:两柱掩护式液压支架初撑过程是否发生机构演化取决于顶梁的接顶姿态和平衡千斤顶状态;顶梁以仰头姿态接触顶板,顶梁由摇杆演化为“摇杆+滑块”,且平衡千斤顶为刚性件时,底座由机架演化为摇杆;平衡千斤顶为刚性件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板向煤壁方向的滑移和向顶板方向的旋转,底座的运动形式为绕底座前端向煤壁方向的旋转,顶梁和底座的运动轨迹均呈二次函数变化,且顶梁仰头角度越大,顶梁前端滑移量和底座后端抬起量越大;平衡千斤顶为浮动件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板的滑移和向顶板...

在两柱掩护式液压支架的实际工作中,立柱平衡千斤顶发挥着至关重要的作用,而平衡千斤顶的使用却经常出现问题。因此,提出平衡千斤顶与立柱协调控制的改进方案,根据回路对平衡千斤顶的双向液压锁进行相应的结构改进,加工成型后将其安装在液压支架上并进行井下试验。试验表明,改进后的新型双控双向液压锁在立柱升柱过程中实现了立柱与平衡千斤顶的协调控制,使支架顶梁与顶板自动找平,达到良好接触,提高了支架的支护效果和支护效率。

分析了两柱掩护式液压支架的特点和平衡千斤顶的作用,探讨了平衡千斤顶损坏的原因,剖析了以往国内外平衡千斤顶的保护形式及局限性,以此为基础,在顶梁及掩护梁间设计了一种新型限位装置。实践应用表明,该装置结构设计简单,安全有效。

针对掩护式液压支架现有平衡回路无法保证无杆腔和有杆腔自动充满压力液体导致支架上升过程中两腔压力不平衡,以及立柱接顶支撑时由周期来压导致的安全阀频繁开启的问题,设计了平衡千斤顶浮动液压回路,并增加补液回路。使用AMESim软件对平衡千斤顶控制回路进行仿真,然后进行液压控制系统动态稳定性的验证,最后通过现场试验和数据对比验证设计回路的合理性。

平衡千斤顶作为两柱掩护式液压支架的重要部件,在避免支架出现抬头或低头等工作不稳定现象时具有重要的调节作用。文章以ZFY12000/25/42D两柱掩护式放顶煤液压支架为例,利用AMESim仿真软件建立平衡千斤顶控制模型,分析对比有、无补液系统时平衡千斤顶的工作性能,得出补液系统有利于提高平衡千斤顶工作的稳定性,从而间接提高煤矿生产安全。

1 引言 ZY3300型液压支架是煤矿井下综采工作面的支护设备，其掩护梁平衡千斤顶的动作由一个（BKF2型）双向液力锁控制，如图1所示。该阀接口A和B经换向阀分别与泵的出口或泵箱回路连接，接口C和D分别直接和千斤顶的上、下腔连接，接口A与C、B与D分别形成两个通道。当接口A经换向阀与泵的高压端连通时，高压液体经入口A打开左侧单项阀和减震阀经接口C进入千斤顶；同时高压液体作用在顶杆1的左侧推动顶杆打开右侧的单项阀和减震阀，千斤顶的回液经口D、B返回到泵箱。

分析了目前掩护式支架普遍存在平衡千斤顶安全阀频繁卸液以及由于平衡千斤顶两腔供液不足而导致的支架支护能力下降等问题,探讨了采用平衡千斤顶浮动双向锁控制回路和平衡千斤顶两腔自动补液控制回路解决该问题的可行性,并分别在AMESim和MATLAB环境下对两种优化方案进行仿真分析。通过分析仿真结果可知：平衡千斤顶浮动双向锁控制回路可以有效解决安全阀频繁开启问题,而平衡千斤顶两腔自动补液控制回路可以显著增加主平衡区宽度,提高支架支护能力。