液压支架供液方式压力损失分析.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 7 ． 2 0 1 3 液压支架供液方式压力损失分析 车 鹏 ， 吴 勇， 赵玉贝， 赵洋斌 中国矿业大学 北京 机电与信息工程学院， 北京1 0 0 0 8 3 摘要 煤矿综采工作面通常 的供液方式有环形供 液、 梯形供液 ， 最早 的还有单进单 回供液 ， 该文对各种供液方式 的压力损失进行 了理 论分析和计算 。 得 出了梯形供液方式 比较好 的结论 。 关键词 液压 支架 ； 供液方 式 ； 压力损 失 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 7 0 0 6 9 0 4 Pr e s s u r e Lo s s An a l y s i s o f Hyd r a u l i c S u p po r t Di ffe r e n t Fe e d Li q u i d M a n ne r C HE Pe ， U Y o n g， Z HA0 Yu - b e i ， Z HA0 Ya n g - b i n C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t F e e d l i q u i d ma n n e r o f f u l l y me c h a n i z e d f a c e a r e ma i n l y r i n g f e e d l i q u i d a n d t r a p e z o i d a l f e e d l i q u i d ． T h e p a p e r a n aly s i s a n d c alc u l a t e s p r e s s u r e l o s s o f e a c h f e e d l i q u i d ma n n e r ，g e t s a c o n c l u s i o n t h a t t h e t r a p e z o i d al f e e d l i q u i d i s a b e t t e r w a y ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s u p p o r t ； f e e d l i q u i d ma n n e r ；p r e s s u r e l o s s 0 引言 液压支架作为机械化综合采煤工作面 的主要配套 设备 。 占到综采设备总投人的 7 0 ％以上 液压支架对综 采面能否实现高效 、 安全生产有着至关重要的作用。目 前我 国大部分综采工作面上 ．液压支架 的移架速度普 遍低于采煤机 的牵引速度 ． 致使采煤机截割过后 ． 支架 不能及时支护裸露的顶板 ． 造成顶板下沉过多或 冒落 ， 给生产和安全带来困难。在供液时 ． 由于管路 的压力损 失 ． 支架初撑力不足 ． 影响了移架速度 。因此有必要对 支架管路 的压力损失进行研究 液压支架 目前常用 的供液方式有 环形供液方式 、 梯形供液方式 ． 以前有单进单 回供液方式 。不 同供液方 式有不同的压力损失 ， 而且 随着设计参数 的不同 。 压力 损失有很大的变化 ．本文从理论上计算各种供液方式 下 的压力损失 ． 同时尽可能地减少供液管路和支路 ， 达 到降低成本和提高性能的目的。 1 沿程压力损失 和局 部压 力损失 液压支架供液管路 的压力损失 由沿程压力损失和 局部压力损失组成 ． 局部压力损失 由直通管接头压力损 失和三通管接头压力损失所组成 ． 下面进行分析计算。 1 沿程 压 力损 失 收稿 13期 2 0 1 3 一 O 1 2 8 作者简介 m 1 9 8 5 一 ， 男 ， 山西晋城人 ， 在读硕士研究生， 主要研究方向为 机 电一体化 。 沿程压力损失 取决 于管路 中流体流 速和运 动粘 度 。 即与雷诺数有关。 流体管路 的雷诺数 e 式 中 乳化液的运动粘度系数 ， 7 ． 0 8 x l O - 7 m 2 ／ s 管路直径 l 一管路中乳化液流速 ． 高压管路 中通常为 6 ～ 1 5 m／ s 。 由以上条件可计算 出 雷诺数大致为 3 5 0 0 0 0左右 ．例如 ． 5 0 mm 的管 路 ， 流量为 1 5 0 0 L ／ mi n ， 经计算雷诺数为 R e 9 0 1 1 2 9 。 在 此雷诺数下 ． 管路 中流动状态为紊流状态 ． 根据文献资 料 ．综采工作面所用 的液压胶管的表面为取管壁 的绝 对表面粗糙度 △ O ． 0 5 mm． 因此属于水 力粗糙管 ， 可以 算出 沿程阻力系数A ， 孚 1 0 0 0 ， 根据水力粗糙管的沿 程阻力系数计算公式 2 2 d e≤5 9 7 ，经计算 ， 5 90 1 9 ． 2 R e ≤ 1 6 01 5 65 ． 9， 故可得 ． 紊流状态水力粗糙管中沿程阻力系数 A 1 ． 1 4 -21 g ] - 0 ．0 2 A I 十 J { o ． 沿 程 压 力 损 失 } Q 69 液 压 气 动 与 ／ 2 0 1 3年 第 O 7期 式 中p 乳 化液 浓度 ， p 9 9 8 k g ／ m ； D 管路直径 Z 管路长度 A 沿程阻力系数 ， A 0 ． 0 2 。 设 ， 则 △ p z Q 。进液管 K值见表 1 。 订 d 表 1进液管k值 2 局部压力损失 局部压力损失 由直通管接头压力损失和三通管接 头压力损失所组成。 根据资料文献知， 直通管接头阻力系数 0 ． 2 9 。 直通管接头压力损失 a p e,f Q 1 T d 三通相 当于胶管接头加上一个三通管 ．其压力损 失与流动方向及流量有关 ， 计算如下 三通分流局部阻力系数 1 1 ． 5 5 x 0 ． 2 2 一 旦 一 0 ． 0 3 ， 1 整个三通管接头的阻力系数 0 ． 2 9 1 O ． 3 3 5 三通分流管接头压力损失 △ p Q 叮 r d 设 n ， 则 A p n Q 。管接头 n值见表 2 。 表 2管接头n值 2 三种供液方式压力损失分析 三种供液方式的系统均相同．该 系统 的工作要求 为 泵站流量 1 5 0 0 L ／ m i n ， 额定压力 3 1 ． 5 MP a ， 顺槽进液 管径 6 5 m m，顺槽长度 2 0 0 m工作面架 间进液管径 5 0 mm， 架 间中心距 1 ． 5 m， 工作面长 3 0 0 m， 有 2 0 0架 支架 ． 架间管管长 2 ． 6 m。 1 单进单回供液方式 见 图 1 单进单 回供液到达第 架支架时的压力损失 △ p i 2 0 0 k l Q 1 7 n l Q 2 ． 6 i k 2 Q i n 3 Q 70 回液管 图 1 单进单回供 液方式简 图 根据上述公式， 把相关数据代入 ， 得 △ p i 1 ． 8 9 0 ． 1 3 i 则单进单回供液方式的压力损失表如表 3所示。 表 3单进单回供液压 力损失表 由表 3可知 ． 单进单 回供液方式下 ， △ p与 i 成一次 线性关 系． △ p随着 i 的增大而增大 。 第一架处的压力损 失最小，为 2 ． 0 2 MP a ，最后一架处的压力损失最大 ， 为 2 7 ． 8 9 MP a ． 最大和最小压力损失相差 2 5 ． 8 7 MP a 。 2 环形供液方式 环形供液方式是工作面首 、尾两套进回液管路 分 别相连 ， 进液 、 回液管路分别形成一个环形工作面的供 液系统 ， 如图 2所示。 l I l 上 l i 上 L I 南 南 图 2环 形 供 液 方 式 衙 图 环形供液下乳化液经两条管路进入液压支架 ， 管 路 1的流量为 Q。 ， 管路 2流量为 Q 。乳化液到达第 i 架 支架 的压力损失为 i ， 分析可得方程组 Q Q 2 Q △ p i 2 0 0 k 1Q ‘ 1 7 n 1 Q 2 5 n 2 Q 2 0 0 一 n 3 Q 3 0 0 2 5 2 0 2 ． 6 i k 2 Q ’ 2 2 2 A p i 2 0 0 k 1 Q 1 7 n Q i n Q 2 2 ． 6 i k Q 2 将相关数据代入 ． 解方程组得 n 一 鱼 Z Q Q 墨 墨 二 Q Q 墨 墨 2 』 - - I l J r 一 一 ‘ 5 6 6 5 ． 3 5 2 x ／ 5 6 6 5 ． 3 5 2 O ． 0 8 8 2 0 ． 0 8 8 i 则环形供液方式的压力损失表如表 4所示。 全 }坫 蕊～ ～ ∞ 互 一 M 一 2 3 ～ m m ～ m姗 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 7 ． 2 0 1 3 表 4环形供 液压 力损 失表 3 ． O 1 3 4 ． 0 3 3 6 ． 3 3 6 6 ． 3 3 3 8 6 ． 3 3 3 6 5 ． 7 5 3 5 ． 7 3 2 从表 4中可 以得 出第一 架支架压力损失最 小 ． 其 值为 3 ． 0 1 3 MP a ，第 1 4 1架支架压力损失最大 ．其值为 6 ． 3 3 3 8 MP a 。 最大与最小压力损失差为 3 ． 3 2 1 MP a 。 3 梯形供液方式 在环形供液的基础上 ．将工作 面液压支架按分布 位置分成若干段 ． 每段若干支架形成一组 ， 每组 支架增 设一组进 、 回液管路 。 分别与环形进 、 回液管路相连 。 工 作面中形成梯形供液方式 ， 如图 3所示 。 图 3梯形供 液方式简图 在环形供液 的基础上加一根管时 ， 简图如 图 4 。 Q2 Q4 Q1 Q 3 圉 图 图 圜 图 图 圉 圉 l J| 图 4梯形供液方式进液简 图 设在第 架支架处加一根管 ， 到达第 i 架支架供液 压力损失最大。i l j √ ～ n 。 当i 在 1 之间时， △ p ， △ p ，此时， Q 4 0 ， Q Q ， ， 可用环形供液方式 的结果 可列 出方程组 Q, Q 2 Q a p i n Q 2。 n ， Q 2 ， 5 j k z Q 2 2 ．6 q Q 2 。 i i n 3 Q 2 2 ． 6 2 Q 解方程组得 一6 2 7 5 ． 0 2 5 x 2 0 ． 0 8 8 i 2 8 ． 3 i 一 2 0 ． 0 8 8 i ‘ 一 一 2 8 ． 3 j 2 N ／ 2 0 ． O 8 8 i 2 8 ． 3 j - 2 0 ． 0 8 8 i 当 i 在 ．卜n之 间时 ， 可列 出方程 组 Q Q , Q z ， Q 2 Q 3 Q 4 A P i- j n 3 。 Q 1 -4 n 3 。 Q , Q 3 2 ． 后 z Q 。 2 ．6 k 2 Q1 Q 3 △ lp F n 2 Q 2 i - j n ， ． Q Q ， 1 ．5 j k 2 “ Q 2 2 ．6 ．i} z Q - Q a p i n 2 Q 2 n 2 Q 2 2 0 0 一 i n 3 “ Q 2 1 ．S j k 2 。 Q 2 3 0 o 一 1 ． k 2 。 7 4 2 ．6 2 0 0 一 i k 2 解方程组得 △ p 6 2 7 5 0 2 5 [ 2 9 7 2 ] 2 0 o 8 8 i - j 】 其中， 。 如表 5 ， 用 E x c e l 对两个 卸 进行分析， 从 △ p的走 向中可找 出压力损失的最大值 以及对应的支架 。 表 5 两个△ 比较表 由表 5可知 ， 当进液管加在 1 7 0附近时 ， 2个 △ p 中最 大的值 比其他组 合 的最 大值都小 。进一步对 1 6 9 ， 1 7 1 ， 1 7 2 ， 1 7 3 ， 1 7 4分析 后 ， 得 出 1 7 2时 ， 管路压 力损失最小 ．因此在第 1 7 2架支架处加一根进液管最 优。此时 ， 当 i 在 1 ～ 之间时。 压力损失最大值在第 1 2 1 架支架处。 当 i 在 ～ n之间时 。 压力损失最大值在第 1 9 2 架支架处 表 5中所示为工作面内的压力损失值 ．加上顺槽 压力损失后 ， 可知加一根进液管的梯形供 液方式下 ， 压 力损失最 大值为 5 ． 7 2 MP a ， 最小值 为 5 ． 1 7 MP a 。 最 大与 最小压力损失差值为 0 ． 5 5 MP a 同理 ， 如果加多条支路可按上述方法进行分析计算 。 3 分析 比较 综合上述所有计算结果 ，对 3 种供液方式下 ， △ p 、 △ P 成本和移架方便度进行比较， 得出表6 。 71 2 ～ ∞ 心 ～ ∞ ∞ ；1 ．1 2 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 3年 第 O 7期 J Y L 6 2 1 E型轮式挖掘机行走制动系统改进 张建 ． 邹俊辉 詹阳动力重工有限公司 ， 贵州 贵 阳5 5 0 0 0 9 摘 要 该文针对公司产 品 J Y L 6 2 1 E在试验 中出现的坡道不能起步和制动缓 慢的问题 。 通过对 J Y L 6 2 1 E行走制动伺服控制系统进行分 析 ， 找 出问题症结所在 ， 并提 出合理改进意见 ， 经试验证明改进措施有效 ， 问题得以解决 ， 提高了主机的安全性能 ， 进一步完善了产 品。 关键词 J Y L 6 2 1 E ； 轮式挖掘机 ； 制动优先阀 中图分类号 T H1 3 7 ； T D 4 2 2 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 7 0 0 7 2 0 2 I mp r o v e me n t o f W h e e l e d E x c a v a t o r J YL 6 2 1 E ’S T r a v e l l i n g a n d B r a k i n g S y s t e m Z HANG J i a n， ZOU J o n y a n g K i n e t i c s C o ． ，L t d ． ， J u n 一 u G u i y a n g 5 5 0 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a i me d a t t h e p r o b l e ms o f J YL 6 21 E a p p e a r e d i n t e s t i n c l u d i n g c a n t s t a r t i n r a mp a n d b r a k e s l o w， f o u n d o u t t h e r e a s o n s t h r o u g h a n a l y s i s a b o u t i t s t r a v e l l i n g a n d b r a k i n g s e r v o c o n t r o l s y s t e m，g a v e r e a s o n a b l e s u g g e s t i o n s p r o v e d e f f e c t i v e f o r i mp r o v e me n t ，i mp r o v e d t h e s a f e t y p e r f o r ma n c e o f the p r o d u c t ． Ke y wo r J YL 6 2 1 E； w h e e l e d h y d r a u l i c e x c a v a t o r ； b r a k i n g p ri o ri t y v Mv e 0 引言 J Y L 6 2 1 E是贵州詹阳动力重工有限公 司设计生产 收稿 日期 2 0 1 3 一 O 1 2 4 作者简介 张建 1 9 5 5 一 ， 男 ， 贵州贵 阳人 ， 高级工程师， 大专 ， 研究方 向为质 量故障分析。 表 6 综合比较表 由表 6可知 ， 不 同供液方式下 ． 梯形供液方式压力 损失最小。同一供液方式下 ． 梯形供液方式压力损失最 大值和最小值的差值最小 。不 同供液方式下 。 梯形供液 方式管路最多 ，因此成本最高 ．同时移架方便度也最 低 。但综合考虑 ， 几种供液方式 中． 梯形供液方式相对 较好 ． 建议使用梯形供液方式 4结 论 1 本文对不 同供液方式下供液管路 的压力损失 提供了理论分析和计算 ． 得出各种供液方式下 ． 进液管 最大压力损失值 、最小压力损失值 以及最 大压力损失 72 的轮式液压挖掘机 ．是在原机型 J Y L 2 1 0 E基础上的升 级产品．其伺服控制油路与 J Y L 2 1 0 E相 比有较大的改 动 在行走／ 制动伺服控制油路 中增加 了制动优先控制 阀． 其作用是在制动时 ． 一旦操作制动先 导阀 ． 制动优 先阀在制动先导压力油 的作用下迅速动作 ．从而切断 行走先导油路 ．使行走先导阀输出压力不能传递至主 和最小压力损失的差值。 2 通过分析 比较 ， 得 出几种不 同供液方式 中， 梯 形供液方式更好的结论。 参 考 文 献 『 I 1 韩伟， 王 国法 ． 液压 支架控制 系统大流量 阀与 移架 速度定量 化研究『 D 1 ． 北京 煤炭科学研究总院， 2 0 0 6 ． 『 2 1 刘 志耀． 综采工作 面液压支架主进液管 的压力损失分析 和选 择[ J ] ． 煤炭现代化， 2 0 0 4 ， 6 2 7 2 8 ． 『 3 1 舒 凤翔， 王永 强， 李 聚岭． 基 于 A ME s i m 的液压支架 管路系 统 压力损失计算[ J ] ． 煤炭技术， 2 0 0 9 ， 1 2 1 2 ． [ 4 ] 郭艳蓉， 廉 自生． 液压支架供液 管路 动态特性分析[ D ] ． 太原 太 原理工大学． 2 0 1 1 ． [ 5 ] 王喜贵． 液压支架供 回液 系统 的阻力损 失分析 [ J ] ． 煤矿 机械， 2 0 1 1 ， 5 5 ． 【 6 ] 刘宝龙． 液压支架 推移装置参 数优化 与移架速 度研究【 D ] ． 太 原 太原 理工 大学． 2 0 1 0 ． [ 7 ] 王积伟， 章宏 甲， 黄谊． 液压传动【 M ] ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 6 ．