液压支架电控系统分析与应用

2013-12-23陈桃杯

机械工程与自动化 2013年5期

陈桃杯

（山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司，山西晋城 048006）

1 液压系统的组成

液压支架的电控系统由液压泵站、主进回液胶管、平面截止阀、过滤器、分进液管、控制阀组、立柱、千斤顶和管路等组成。当高压液体到达主控阀组后，分别由主控阀组中具有独立控制单元的阀片控制而通过高压胶管。各种不同型号规格的液控元件联接软固定密封元件及各种执行机构（如立柱各种千斤项）组合成一个完整的电控系统。液压支架的液压系统原理图见图1。

图1 液压支架的液压系统原理图

2 电控系统中主要液压部件的功能与原理

2.1 双伸缩立柱

当立柱主控处于“升柱”的工位时，高压液体经主控阀、高压胶管、液控单向阀进入立柱的活塞腔，立柱上升，立柱一级缸活柱腔的液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。当立柱一级缸行程用完后，高压液体打开二级缸活塞底部的底阀进入二级缸活塞腔，使二级缸内的活柱上升，与此同时使二级缸内活柱的上腔液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。

立柱电磁阀在中间位置时，立柱不再上升，升架结束，支架达到预计的初撑力，该立柱活塞腔与油路两端均为闭锁状态。当顶板来压时，由顶梁把压力传递给立柱二级油缸内的活柱，又因为二级缸底部的底阀将二级缸内活柱的活塞腔闭锁，使其内部压力升高，同时顶板的压力又通过二级缸内活柱下端面的液体传递给二级缸，从而使一级缸活塞腔压力升高，待其压力达到立柱安全阀调定的额定压力时，支架也就达到额定工作阻力（由于立柱一、二级缸的额定工作阻力相等，又因一级缸活塞腔面积大于二级缸活塞腔面积，故二级缸活塞的额定工作压力大于一级缸的）。顶板压力继续增大时，一级缸活塞腔压力随着升高，等压力超过安全阀的额定压力后，安全阀开启释放液体到压力小于安全阀压力时，安全阀自行关闭，立柱恢复正常，从而起到保护支架各结构件的作用。

立柱处于“降柱”工位时，液体由主控阀经管路进入立柱一、二级缸的活柱腔，同时另一路液体进到一级缸下腔。但由于二级缸底阀闭锁，故二级缸活塞腔的液体不回流，仅是一级缸活塞腔的液体回流，从而使立柱下降，待一级缸行程为零时，底阀和一级缸缸底刚性接触，以机械的方式将底阀打开，使二级缸活塞腔的液体回流到泵站液箱。

立柱的电磁阀在中间位置时，立柱不再下降，完成降架。

2.2 推移千斤顶

当推移千斤顶活塞杆处于“伸出”工位时，管路液体由主控阀进入千斤顶的活塞腔，促使活塞杆伸出，活塞杆腔的液体经主控阀、主回液管路流回泵站液箱。

当千斤顶活塞杆处于“收回”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管进入推移千斤顶活塞杆腔，使推移千斤顶活塞杆收回，此时为“推溜”状态。在此时，该千斤顶活塞腔的液体经主控阀、主回液管路最终流回泵站液箱。

2.3 伸缩梁千斤顶

当伸缩千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时，管路液体由主控阀进入千斤顶的活塞腔，将活塞杆推出，活塞杆腔的液体经单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。

当伸缩梁千斤顶活塞杆处于“收回”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管进入伸缩梁千斤顶活塞杆腔，将活塞杆收回（此时伸缩梁收回），在此时千斤顶活塞腔液体经主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。

2.4 一级、二级护帮千斤顶

当护帮千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时，高压液体由该主控阀经高压胶管单向锁进入护帮千斤顶活塞腔，将活塞杆推出（此时护帮板挑起），在此同时，另一分支高压液体打开双向锁控制护帮千斤顶活塞杆腔的回液口，而活塞杆腔的液体经液控双向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。

当护帮千斤顶活塞杆主控阀处于“收回”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管进入双向锁控制腔通向护帮千斤顶活塞杆腔的进液口，进入该千斤顶活塞杆腔，将活塞杆收回（此时护帮板收回），与此同时，护帮千斤顶下腔回液单向阀被顶杆顶开，千斤顶活塞腔液体经双向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。

2.5 顶、掩梁侧推千斤顶

顶、掩梁侧护板以机械方式连接为一体，工作时用一组电磁阀控制4组侧推千斤顶同时使顶、掩梁侧护板伸出、收回。

当顶、掩梁侧推千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时，管路液体由主控阀进入侧推千斤顶活塞腔，促使侧推千斤顶的活塞杆伸出，而活塞杆腔的液体经主控阀、主回液管路流回泵站液箱。

当侧推千斤顶活塞杆处于“收回”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管进入顶、掩梁侧推千斤顶的活塞杆腔，使该千斤顶活塞杆收回，同时顶、掩梁侧推千斤顶活塞腔液体经限压阀、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。

2.6 抬底千斤顶

抬底千斤顶的主要功能是防止底座下沉，或下沉后利用该千斤顶将支架底座抬起便于支架前移。

当抬底千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管进入该千斤顶活塞腔，使抬底千斤顶伸出，而活塞杆腔的液体经液控单向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。

若抬底千斤顶因工作需要处于伸出状态时，该千斤顶应一直处于伸出的供液状态。

抬底千斤顶收回时，其上腔与立柱下腔联动，由立柱给以控制。当立柱升柱的同时向抬底千斤顶上腔供液，将抬底千斤顶活塞杆收回。

2.7 平衡千斤顶

当平衡千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管打开双向锁控制通向平衡千斤顶活塞腔进液口，与此同时，另一分支高压液体打开双向锁控制该千斤顶活塞杆腔的回液口，实现高压液体进入千斤顶内腔，促使活塞杆伸出，活塞杆腔的液体经管路回流到泵站液箱。

千斤顶的活塞杆处于中间某一位置，即完成顶梁前端上摆，使支架顶梁适应顶板的要求。

当平衡千斤顶未被操作时，该千斤顶活塞杆腔与双向锁、安全阀之间液路两端均处于闭锁状态。当顶板来压时，该压力通过顶梁前端传递给平衡千斤顶的活塞杆，使该千斤顶活塞腔压力升高，达到安全阀调定的额定工作压力时，千斤顶就达到其额定工作阻力；下腔压力如果再升高，高过安全阀的额定压力，安全阀开始减压到活塞腔压力小于安全阀弹簧的压力时，安全阀会自行关闭，千斤顶恢复正常，达到增加支架的工作阻力及保护部件的功能。

千斤顶活塞杆处于“收回”工位时，高压液体由主控阀经高压胶管打开双向锁控制通向平衡千斤顶活塞杆腔的进液口，在此同时另一个高压液体打开双向锁控制该千斤顶活塞腔的回液口，实现高压液体进入活塞杆腔，收回千斤顶，活塞杆腔的液体经双向锁、主控阀、主回液管回流到泵站液箱。

千斤顶活塞杆收回处于中间某一位置时，即完成顶梁后部上摆，使支架顶梁适应顶板。

在掩护式支架工作中需要收回平衡千斤顶使支架形成前低后高的工况时，来自顶板的压力作用到支架顶梁后部，使顶梁后部有向下的旋转趋势，从而通过顶梁将该力传递到平衡千斤顶活塞杆，使该千斤顶受拉。当平衡千斤顶活塞杆处于中间某一位置时，千斤顶活塞杆腔与双向锁之间液路两端均处于闭锁状态，活塞杆腔压力升高到安全阀额定工作压力，千斤顶也就达到了自身的额定工作压力。上腔压力如果再升高，超过安全阀额定压力时，安全阀泄压，保持支架合理的工作状态。