液压支架不同参数对液压支架移架速度的影响研究

宋化刚

（山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西 吕梁 033602）

引言

液压支架属于煤矿工作面综采的主要设备，可为井下作业人员提供相对较安全的作业环境，也可为井下其他设备提供很好的动力源服务，因此，液压支架除了要承载和控制井下采煤工作面的顶板、保证井下作业的安全性、隔离采空区等，还要推移采煤机和刮板输送机等设备[1]。在井下实际作业时，一个综采操作面通常由上百台液压支架构成，液压支架的前方是综采作业面，后方是采空区，下方是能够伸缩的推移千斤顶，其与刮板输送机相连接共同作用完成推移。液压支架的工作流程是：利用泵站产生的液压力推动液压支架完成推溜拉架、升降柱等动作，实现综采面顶板支护的作用，并与刮板运输机、采煤机配合推进煤层，进而完成井下采煤生产作业[2]。液压支架组成由支架本体、工作机构、液压控制系统及附属部件等构成，其中液控系统是指用来控制支架内的各类阀门，从而完成液压支架各项动作的一种部件，有操作阀、安全阀、测压阀、液控单向阀及回液管等，通过对液压支架内的阀门开启大小、开启时间进行控制，进而可完成支架的各项动作，因此，液压支架的液控系统是控制完成各种动作的关键部件[3]。为提高液压支架液控系统的整体工作性能，本文在泵站额定流量是400 L/min 时得到的移架速度的基础上，对比分析进回液管直径、阀芯直径及阀芯最大开口度对推移千斤顶移架速度的影响，进而确定合理的参数范围，提高液压支架的工作效率。

1 一定额定流量下液压支架移架速度的确定

本文以某矿为研究对象，按照液压支架移架动作的实际情况设定研究参数：泵站安全阀调定压力是31.5 MPa，主进回液管长度是200 m，直径是25 mm；支路进回液管长度是2 m、直径是20 mm；液控单向阀阀芯直径22.5 mm,阀芯最大开口度是5.5 mm，控制口等效直径是3 mm。另外，将液压支架移架负载力设定是280 kN，泵站额定流量设定是400 L/min，得到液压支架的移架速度曲线如图1 所示。

图1 泵站额定流量是400 L/min 时，液压支架移架速度的变化曲线

在液压支架移架动作载荷较小时，泵站安全阀处于还未开启状态，此时，移架动作过程属于恒流状态[4]。从图1 可以看出，液压支架移架动作属于动态过程，移架时会出现波动较大的现象，尤其是刚动作时，移架波动较大，主要是因为液控单向阀和换向阀快速开启时产生的液压冲击作用引起的。在设备条件允许的情况下，当负载较小、泵站安全阀未开启时，应采用大泵站额定流量来提高液压支架的移架速度，但是为降低液压油对推移千斤顶的冲击及提高移架的稳定性，泵站额定流量的选取应当适中。当泵站额定流量是400 L/min 时，液压支架的移架时间约是3.7 s，移架速度是248 mm/s。

2 不同参数对液压支架移架速度的影响

本文在上述结论的基础上，将重点研究进回液管直径、阀芯直径及阀芯最大开口度三个参数对液压支架移架速度的影响。

2.1 进回液管直径

移架负载力仍设定是280 kN，泵站额定流量仍是400 L/min，将主进液管直径增加至32 mm，主回液管直径增加至40 mm，将支路进回液管直径增加至25 mm，其余参数不变，得到液压支架的移架速度曲线如图2 所示。

图2 增大进回液管直径对移架速度的变化曲线

从图2 中可以看出，在液压支架移架载荷和泵站额定流量不变的情况下，增大主进回液管直径后，液压支架的移架时间约是3.6 s，移架速度约是256 mm/s，相比图1 的移架时间减少0.1 s，移架速度提高8 mm/s。由此可知，适当增大进回液管直径可以降低液压支架液压系统的沿程阻力，进而提高液压支架的移架速度。此外，由于增大管径势必会引起与之相连的其他元件的口径也增大，提高了整个系统的造价成本，因此，需要根据实际工况增大主进回液管管直径。

2.2 液控单向阀阀芯直径

移架负载力仍设定是280 kN，泵站额定流量仍是400 L/min，将液控单向阀阀芯直径增加至30 mm，其余参数不变，得到液压支架的移架速度曲线如图3 所示。

图3 增大阀芯直径对移架速度的变化曲线

从图3 可以看出，在液压支架移架载荷和泵站额定流量不变的情况下，增大液控阀的阀芯直径，液压支架的移架时间减小约0.1 s 左右，但移架速度变化不明显，表明适当增大液控单向阀的阀芯直径对液压支架移架速度影响不明显。这是因为对于长液压进出管道的液压支架，增大液控阀的阀芯直径对千斤顶的整体影响不显著。

2.3 阀芯最大开口度

移架负载力仍设定是280 kN，泵站额定流量仍是400 L/min，将阀芯的最大开口度增加至8 mm，其余参数不变，得到液压支架的移架速度曲线如图4所示。

图4 增大阀芯开口度对移架速度的变化曲线

从图4 可以看出，在液压支架移架载荷和泵站额定流量不变的情况下，当阀芯最大开口度增大至8 mm 时，液压支架的移架时间约是3.6 s，比图1 中的移架时间减小了0.1 s，但移架速度变化不明显。

3 结论

为提高液压支架液压系统的整体工作性能，本文在泵站额定流量是400 L/min 时得到的移架速度的基础上，对比分析进回液管直径、阀芯直径及阀芯最大开口度对液压支架移架速度的影响，结论是：

1）液压支架移架动作属于动态过程，且刚起动时，其波动较大；可通过提高泵站的额定流量来提高液压支架的移架速度；

2）增大进回液管直径后，移架时间减少0.1 s，移架速度提高8 mm/s，表明增大进回放管直径可提高液压支架的移架速度；

3）增大液控单向阀阀芯直径后，移架时间也减少0.1 s，但移架速度变化不明显；

4）增大阀芯最大开口度后，移架时间也减少0.1 s，但移架速度变化不明显。