目前我国国产液压支架所有液压元件的研制基础主要是针对普通支架的液压系统设计的,发挥其所有元件量的潜能也不能满足高产高效工作面对支架快速移架的要求。我国*先进的快速移架系统技术背景是国家八五攻关项目,但用于超长工作面(300m、、大截深(1000mm、、超重支架(20t以上、也同样不能满足需要。为解决这个问题,除加速开发研制大流量的液压元件之外,可通过设计新型液压系统布置形式,在不增加元件的要求的基础上,达到采煤工艺对液压系统的速度要求。
两种改进的液压系统设计原理支架降架阻力F降理论上应很小,甚至于小于零。立柱下降过程中由于上腔面积小,所需流量也小,根据分析,进液阻力损失在公式中可以忽略不计,因此提高降架速度的关键是降低回液背压。立柱回液流程是:立柱下腔液控单向阀、胶管操纵阀、胶管,其中液控单向阀是不可取消的元件,但回液经过操纵阀可以去除,如果能将胶管直接与回液主管路相连,则回液减少2个环节的阻力损失。,列出可以实现该思路的2种实施方法。
带交替单向阀系统,带交替阀的设计方法。操纵阀向立柱下腔供液过程是:操纵阀、胶管、交替单向阀、液控单向阀、立柱下腔;立柱下腔回液过程是:立柱下腔、液控单向阀、交替单向阀、胶管、主回液管。从阀的设计角度分析,同样是提高流量。理论上讲交替单向阀的阻力损失相当于1个三通,而操纵阀由于种种因素的制约,提高流量是有一定的极限的,将提高操作阀的流量转成提高1个交替单向阀流量,将起到事半功倍的效果。双单向阀的设计方法。操纵阀向立柱下腔供液过程是:操纵阀、胶管、单向阀、立柱下腔;立柱下腔回液过程是:立柱下腔液控单向阀胶管主回液管。在原理上该系统布置形式立柱下腔进回液流程较前2种系统布置有明显的优点:回液时液体无需经过操纵阀(或交替单向阀、,完全去除了1个环节;升架时液体不经过液控单向阀而是经过1个单向阀进入立柱下腔。单向阀的流量可以远远大于液控单向阀,因此可以降低升架阻力,提高升架速度。
同时,立柱下腔进液、回液液体经过的是2条完全不同的管路,而阀的结构是不对称的,因而进回液的阻力损失也是不同的。所示方案对所有阀只要求1个方向的流量,对反向流量没有要求,设计这样的阀的难度远远低于对双向流量均有要求的设计。柱下腔的高压密封,因而密封可靠性较前2种有所降低。具体影响程度,与单向阀的结构有关,目前我国单向阀常采取的平面密封、锥面密封等在流量满足要求的同时,可靠性较高,能满足需要,对系统整体可靠性基本没有影响。
目前我国流量*大的操作阀DHC流量达到350L/min,用它代替ZCFD操作阀,系统其它环节不变,试验测得支架升降架时间为8s左右,接近于改进系统的升降架时间,效果基本相同。在不改变系统元件技术参数的前提下,只是调整系统布置方式,系统性能将有很明显的改进。目前,将支架主要液压元件操纵阀和液控单向阀提高到现有相关产品*大流量的114倍,在技术方面必须有大的突破,同时根据采煤工艺对支架液压系统的要求而提高阀的流量,在产品试制周期方面也是不允许的,而通过改进系统布置则不失为一种良策。