一种液压支架用软起动缓冲阀的性能分析与研究

　　1　前言

　　近年来,随着煤矿工业的发展,高产高效综采工作面的建设也越来越多,作为综采工作面的主要支护设备之一的高端液压支架的吨位也在不断的加大,而控制这些支架动作采用的是电液控制系统,它是在程序的控制下有条不紊的顺序动作,虽然自动化程度高,但不能随机的控制速度,因此拉架的瞬间存在着很大的撞击。但为了满足采煤机高效采煤的速度要求,支架完成降、移、升、推的循环时间必须要快,但又不能有太大的撞击,我们为了解决该问题,开发和研制成功了本文介绍的软起动缓冲阀。

　　2　软起动缓冲阀在液压系统中的作用和工作原理

　　在综采工作面,液压支架的主要循环动作有升架、降架、推移输送机和拉架,这些动作的实现是利用乳化液泵站提供的高压乳化液,通过液压控制系统控制不同的液压缸来完成的。液压支架、输送机和液压缸之间的连接均采用铰接销轴,由于煤矿工作面的地质条件比较复杂,铰接销轴之间会有一定的间隙,由于间隙的存在,在上述的4个循环动作中,推移输送机和拉架就会存在较大的冲击。因为拉架时需要的力最大,故其冲击也明显大于推移输送机产生的冲击。当冲击达到一定程度,往往会把连接运输机的销轴剪断,甚至把推杆拉断,矿井底下更换推杆劳动强度大,且影响综采工作面的生产效率。

　　如图1所示液压系统中,当推移千斤顶的无杆腔进液时,用来完成拉架动作;相反当推移千斤顶的有杆腔进液时,用来完成推移运输机。缓冲阀在此系统中的工作原理是:当拉移支架时由于连接支架的销轴之间有间隙,开始时负载几乎为零,主阀芯进液口不能打开,这时候只有少量的液体通过缓冲阀的节流口到达无杆腔,千斤顶缓慢伸出;当间隙消除后负载增大,缓冲阀的主阀芯动作,主进液口被打开,大量的液体进入无杆腔,快速完成拉架动作,这样就可以有效地避免拉力突变造成的的高速冲击,起到保护推移连杆不被拉断和连接销轴不被剪断的作用。

　　3　软起动缓冲阀的工作原理和结构

　　该软起动缓冲阀结构如图2所示。该阀的工作原理是:在液体从A1流到A2的过程中,存在着这样的情况,如果A2处没有负载,A2的压力建立不起来,液体只能从中间的节流口D3中通过,这时A1处的压力远远高于A2处的压力,阀芯不会移动。只有当A2处的压力升高到所需的压力之后,液体压力会反作用于阀杆3,使阀杆3右移,大量的液体从侧面的6-7的孔中进入A2处,A2处和A1处的压差减小,阀杆稳定在额定工作状态下,它们之间的受力关系可以用以下数学公式来计算。

　　把阀杆作为研究对象,对阀杆的受力状况做如下分析: