液压增压器在煤矿机械中的应用与展望.pdf

第 6期 总第 1 8 7期 2 0 1 4年 1 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 M E CHANI CAL ENGI NEERI NG 8 L AUTOM AT1 0N No．6 De c ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 4 0 6 0 2 2 3 0 2 液压增压器在煤矿机械 中的应用 与展望米 王鹏或 ，叶晓奔 1 ．安徽理 工大学 机 械工程学院 ，安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 ；2 ．淮南矿 业集 团 张集矿，安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘 要 液压增压器是 一种将低 压油液转换 为高压 油液的装置。介绍 了一种单作用液压增压器 的工作原理 ，并 将此装置应用 于液压支架和锚 索张拉 机具 的液压 系统 ，解 决 了液压支 架初撑 力不足 和张拉 机具 压力 不足 问 题 ，增强 了液压 系统工作的可靠性 ，为煤矿安全 高效生产带来一定 的便利条件 。 ． 关键词 液压增压器 ；应用；煤矿机械 中图分类号 THI 3 7 ． 8 3 文献标识码 A 0 引言 煤矿机械采用液压 技术 的重要 原 因是其 结构简 单 、 体积小 、 输出力大 、 功率大 。煤矿井下液压泵站 的 供液压力一般为 3 1 ． 5 MP a ， 经过 管路损失 ， 很 多场合 压力已不能满足要求 ， 例如随着采煤速度的提高， 难控 的顶板不断出现， 致使采煤工作面液压支架存在着初 撑力 不 足 的 问 题口 ； 此 外 ， 在 液 压 系统 中 ， 常 常 需 要 使用不 同的压力 ， 例如煤矿井下支护使用的锚 杆和锚 索 ， 锚索的安装需要用到锚索张拉机床， 如果使用掘进 机的液压油源 ， 可解决其供油 问题， 但其压力无法满足 张拉机床的要求 l 4 _ 。 目前解决上述问题的方法是增加一个高压液压站 或增压装置来实现 。采用增压装置可减少高压元件的 使用 ， 提高系统的可靠性和安全性， 还可以高效率地将 液体压力调整 为所需压力 ， 并能 比传统 的做法增 加一个高压液压站节省数倍的资金 。 I液压 增 压器 工作 原 理 1 ． 1增压 器的组 成 图 1为 自动连续单作用超高压液压增压器的工作 原理图。这种增压器集单作用增压缸 1 、 液控换 向阀 2 、 串接用单向阀 3 、 排油单向阀 4和液控单 向阀 5于 一 体 ， 系统连接管路大大简化， 安装使用 比较方便 。该 增压装置是一个集成元件 ， 它 自动将低压油液增压后 向 系统供入 ， 可满足连续超高压 2 0 0 MP a 供油的要求 。 1 ． 2单 向增 压原 理 由液压泵输 出的压 力油 P 分为两路 ， 第一路 直 接由液控单向阀 5到达增压器输出端 ， 第二路 由单 向 阀 3流向增压缸的 C腔 ， 增压缸小活塞在压力油的作 用下 ， 连同大活塞一起下移 ， 增压缸 A腔油液经换 向 阀 2流向 B腔 ， 经出油 口 0流 回油箱； 当小活塞下移 到使增压缸 C腔与油路①接通 ， 压力升高至调定压力 时 ， 液控换向阀 2换向， 液压泵来油经液控换向阀 2流 向增压缸 A腔 ， 推动活塞上移 ， 增压缸 向系统供入期 望 目标下 的压力 油 ， 其 压力 大小 由增 压 比决定 ； 当小活 塞上移至一定位置后 ， 液控换 向阀 2的控制 腔油液经 油路①流 向增压缸 B腔 ， 液控换向阀 2在弹簧力的作 用下复位至下位 ， 此过程循环往复进行 ， 直到达到期望 的 目标压 力 为止 。 5 1 一单作用增压缸 ； 2 一液控换 向阀} 3 ， 4 一单向阀 ， 5 一液控单向网 图 1 单作用液压增压器工作原理 图 2 液压 增 压器 在煤 矿机 械 中的应 用 2 ． 1 在液压支架中的应用 为保证液压支架有足够 的初撑力， 在原有液压 系 统上增加一个液压增压器， 以提高供液压力 ， 并且该回 * 安徽理工大学青年教师科学研究基金重点项 目 2 0 1 2 QNZ 0 9 收稿 日期 2 0 1 4 ～ 0 4 0 2 ；修 回E l 期 2 0 1 4 0 6 0 2 作者简介 王鹏或 1 9 8 4 一 ，男 ，安徽巢湖人 ，助教 ，硕士 ，主要从事流体传动与控制方 向教学 与研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 4 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 4年 第 6期 路能 自动实现增压 、 补液功能[ 5 ] 。 图 2为采用液压增压器提高供液压力的 回路 ， 该 回路能 自动完成增压 、 补液功能。升架时 ， 高压乳化液 一 路经 阀 3进入单作用增压缸 1小活塞腔 ， 推动大 、 小 活塞右移至终点， 同时大活塞腔内液体经 阀 2流至 回 液管 ， 完成增压 的准备工作 ； 另一路分别经 阀 1 O ， 1 1 进 入支架的立柱下腔， 进行初撑 补液 。当液 压支架顶梁 接触顶板后 ， 立柱下腔液体压力升高 ， 当压力升至液压 增压器的液控换向阀 2调定压力时 ， 该阀左位接通， 由 阀 1 4来 的高压乳化液经 阀 2流 向增压缸 1的大活塞 腔 ， 推动活塞左移 ， 小活塞腔内的高压液经 阀 4 ， 1 2 ， 1 3 流人立柱 6 ， 7 下腔继续补液 ， 使立柱下腔压力达到要 求值 。降架时， 阀 2回到右位 ， 立柱下腔液体经阀 1 O ， 1 1到 回液 管路 。 1 4 1 一单 作 用 增 压 缸 ； 2 一 液 控 换 向 阀 ； 3 ， 4， 1 2 ， 1 3 一单 向 阀 ； 5 ， 1 0 ， 1 1 一液控单向阀 f 6 ， 7 一立 柱} 8 ， 9 一安全 阀； 1 4 一换 向阀 圈 2 采用液压增压器提高供液压 力的回路 2 ． 2 在综掘工作面张拉机床 中的应用 在煤矿综掘工作面作业 中， 综掘机的使用可提高 工作效率， 降低工人的劳动强度。但是 ， 在对顶板锚索 支护时， 锚索张拉机具是采用人工手动泵供油 ， 存在着 劳动强度大、 速度慢等问题， 已不能满足煤矿安全高效 生产要求。若张拉机具直接使用综掘机的液压系统， 综掘机液压系统压力一般不超过 2 0 MP a ， 而锚索张拉 机具 需要 的压 力 为 2 5 Mp a n 3 0 MP a ， 综 掘 机 的液 压 系统显然不满足锚索 张拉力机具的设计要求 。此外 ， 直接引入综掘机液压系统的压力油 ， 采用换 向阀直接 给锚索张拉机具供油 ， 张拉油缸的运动速度不宜控制 ， 甚至存在安全隐患 。 图 3为锚索张拉机具增压系统 回路图。在换 向阀 1与锚索张拉机具之间加调速阀 2 ， 3 和液压增压器 4 ， 调 速 阀可 根据 张拉 机 具 实 际 工作 需 要 调 节 流 量 ， 以满 足张拉速度要求。当张拉油缸快进 时， 压力油由增压 器内置液控单 向阀直接 向系统供 油； 当张拉油缸开始 张紧时 ， 所需压力提高， 增压器 内置换 向阀换 向， 增压 活塞开始工作 ， 直至满足张拉机具压力需要 。当压力 过载时 ， 可通过安全阀 6卸载 。 P 0 1 一换 向阀； 2 ， 3 一调速 阀； 4 一液压增压器 ； 5 一锚索 张拉机具 张拉油缸 ； 6 一安全 阀 图 3 锚索张拉机具增压 系统 回路 3展 望 液压增压器是一个集成元 件， 体积 较小、 结构 紧 凑 ， 应用于液压系统中可使连接管路得到大大简化 ， 满 足连续 自动增压要求 。可利用煤矿机械泵站现有压力 油源 ， 用液压增压器对其增压后 以满足高压系统要求 ， 解决压力不足问题 ， 大大节省 了成本 、 人力 ， 增压方便 可靠 ， 所 以液压增压器将会在煤矿机械上得到广泛的 应 用 。 参考 文献 E l i 于洋 ， 贾春强 ， 丁少华 ， 等． 液压 支架立 柱 自动增 压阀 的研 究E J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 0 3 5 2 5 3 ． C 2 3 熊权湘 ， 曾叶欣． 煤矿液压支 架二次加 压的解决 方案与 优 化设计E J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 1 3 8 2 3 9 2 4 1 ． [ 3 3 崔静波 ， 朱玉强． 自动增 压器在掘 进机设 备中 的使 用[ J ] ． 科技创新导报 ， 2 0 1 1 1 3 4 3 ． [ 4 ] 晁鲁强 ， 陈晓晖 ， 陈国杰 ， 等． 煤矿用单 作用 自动液压增 压 器的设计 [ J ] ． 煤 矿机械 ， 2 0 0 9 4 1 1 4 1 1 5 ． [ 5 ] 莫华林 ， 屈玉林． 保证 液压支架初 撑力 的方法探讨 [ J ] ． 煤 矿 机 械 ， 2 0 0 5 1 1 7 6 7 8 ． Ap pl i c a t i o n a nd Pr o s p e c t 0 f Hy dr a u l i c Bo o s t e r i n Co a l M i n e M a c h i n e r y W ANG Pe ng - y u ，YE Xi a o - b e n 1 ．S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，An h u i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，Hu a i n a n 2 3 2 0 0 1 ，C h i n a ；2 ．Z h a n g j i C o a l Mi n e ，Hu a in a n C o a l M i n i n g Gr o u p Co r p o r a t i o n Lt d ．，H u a i n a n 2 3 2 0 0 1，Ch i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c b o o s t e r i s a d e v i c e t h a t c o n v e r t s l o w p r e s s u r e o i l t o h i g h p r e s s u r e o i l ．Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e wo r k i n g p r i n c i p i e o f a k i n d o f s i n g l e - a c t i n g h y d r a u l i c b o o s t e r s ，wh i c h h a s b e e n a p p l i e d t o t h e h y d r a u l i c s y s t e m s o f p o we r e d s u p p o r t s a n d a n c h o r c a b l e t e n s i o n i n g ma c h i n e s ，t o s o l v e t h e p r o b l e m o f i n s u f f i c i e n t h y d r a u l i c s u p p o r t s e t t i n g f o r c e a n d i n s u f f i c i e n t t e n s i o n i n g ma c h i n e p r e s s u r e ． Th e a p p l i c a t i o n o f h y d r a u l i c b o o s t e r s c a n e n h a n c e t h e r e l i a b i l i t y o f h y d r a u l i c s y s t e m ，b r i n g s o me c o n v e n i e n t c o n d i t i o n s f o r t h e e f f i c i e n t p r o d u c t i o n o f c o a l m i n e ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c b o o s t e r ；a p p l i c a t i o n；c o a l mi n e ma c h i n e r y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m