刨煤支架推移缸阻尼差动回路的分析和改进

杨巍　赵铁成　郝胜礼

摘 要：本文针对刨煤机液压支架推移缸的阻尼差动回路在工作中存在的检修维护困难问题进行了分析，并制定的合理的改进方案。经过有效的改进，减少了液压支架阻尼差动回路的故障影响，提高了支架工作的稳定性。

关键词：阻尼阀 差动回路 流速

前言

液压支架是刨煤机组成套设备的重要组成部分，采用电液控制方式，将原来的手工操作改为自动控制、程序化操作，使液压支架与其他采煤设备协调运行。但在实际使用过程中，电液控制支架也暴露出一些问题，本文就这些问题进行探讨并提出改进方案。

一、提出问题：

小青矿W2-701刨煤工作面使用ZY5200/08/18D液压支架，初采过程中发现这套支架推移缸液压系统存在问题。在生产过程中，推移缸的阻尼差动回路系统阻尼阀至液控单向阀之间连接B12.5×1.3M高压胶管，有120架出现渗漏现象，使推移缸不能正常向前推移输送机。同时，在检修过程中发现阻尼阀故障率很高，而且它处支架电磁阀上和所有管路的集中处，支架内高度仅有400MM左右，处理维护极其困难，不仅耗时费力，稍有不小心就造成人身事故。

二、分析问题：

小青矿使用刨煤设备，利用PMCR电液控制支架自动排序和推移运行轨道。工作时刨头开始刨削煤壁，刨头通过后1-8#支架推移缸向前推移运输机。推移距离由主控台设定，上行刨深50mm.70mm.下行刨深30mm.50mm。由于各支架液压系统各种原因造成推移距离不同，达不到刨深。电控系统还有自动补偿保护功能，在延时进行自动补偿推移，使各推移缸达到设定刨深距离。将输送机推直保证工作面始终保持直线。以实现系统的“定量给进.定量刨煤”的功能。由于推移缸差动回路中的阻尼阀损坏，把相临三支架阻尼阀甩掉。造成三组支架推移缸推移刨深过大，把刨头卡位，发生断链事故。

下面我们分析一下推移缸的阻尼差动回路（图1）：

液压支架推移运输机时，高压乳化液P经管路流经阻尼阀，分成两条液路：一条液路流经单向阀反向封闭不能通过；一条液路经节流口通过。高壓液经节流口时由于通流截面变小，产生液阻现象。使液流通过后压力降低，通过阻尼阀后压力降为P1 。高压液P1 进入液控单向阀，推开单向阀经A口流出 。高压液P1一路经管路直接进入液压缸活塞腔。一路进入交替阀单向阀将阀球推向右腔，同时封闭右腔液路。高压液P1经中间管路进入液压缸活塞杆腔。液压缸两腔同时进液，由于活塞腔与活塞杆腔面积不同。注入的压力相等，故作用力不等。活塞在两腔作用力差推动下向外运动（即差动），输出推力和速度。活塞杆腔排出液体流入活塞腔。

经上述可知，阻尼阀内的流速不超过规定流速（在支架系统中，管路流速一般不超过9m/s），而经节流口流出高压液的超快流速使人感到惊讶，同时也就找到了高压胶管渗漏的原因。根据液体动力学中的液流连续性方程，液体在管路中流动时，流经管道每一个截面的流量是相等的，并且同一管道中各个截面的平均流速与过流截面积成反比，管径细的地方流速大，管径粗的地方流速小。高压液体从阻尼阀左侧进入阀体，到单向阀内径D（内径为9mm）处，流速为4.95m/s，经节流口d（内径为1mm）流出时，流速达到401.27m/s。节流口为圆柱形，高速水流喷出时形成圆柱射流，当高速水流与高压胶管内壁发生碰撞时，会产生极高的冲击动压和涡流。由于液压系统每一瞬间产生的压力和流量是波动的，导致水射流为连续脉冲运动的液流，胶管内壁表面受到脉动负荷影响，逐渐疲劳破损进而被击穿损坏。

三、问题解决

处理方案如下：

1.在阻尼阀出口处增设一个DN13弯头。由于弯头内壁有一定的弧度可以使引导高速流体的流向，使高速的流体质点不直接冲击高压胶管内壁，从而延长高压胶管的使用寿命。

高压乳化液P经管路进入液控单向阀，推开单向阀经A口进入阻尼阀。分成两条液路：一条液路流经单向阀反向封闭不能通过。另一条液路经节流口通过。高压液经节流口时通流截面变小，产生液阻现象。使液流通过时压力降低，通过阻尼阀后压力降为P1。高压液P1一路经管路进入液压缸活塞腔。一路进入交替单向阀将阀球推向右腔，同时封闭右腔液路。高压液P1经中间管路进入推移缸活塞杆腔。通过图示，可以说明阻尼阀改变安设位置工作原理没有改变。另外，液控单向阀位置在支架左立柱前，位置靠向支架前部，方便检修阻尼阀。

四、改进效果

1、改造后的支架阻尼阀连接的高压胶管在没有出现损坏现象。按每根DN13×1.3m高压胶管价格为98元计算，每月可节约11760元；

2、阻尼阀安设位置改变后，降低了人员劳动强度，提高了安全系数，工作效率提高10倍。结论

随着集团公司刨煤工作面的广泛设计施工，，对刨煤工作面使用设备性能的要求也将会越来越高。电液控制支架性能对工作面产量和安全的影响显得尤为突出。不断增强对支架液压系统的工作原理、使用方法的研究，稳妥改善工作性能，延长其使用寿命，保障设备正常运行，具有十分重要意义。

作者简介：

杨巍，1977年7月，男，辽宁省法库县人，毕业于铁法技校 ，技师，从事综采设备维修工作多年.