液壓支架推移控制優(yōu)化方案研究

吳金江

摘 要： 現(xiàn)在，我國煤炭行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，對于煤炭企業(yè)而言其最重要的任務(wù)便是提升煤炭開采的效率，從而進(jìn)一步減少煤炭開采成本，確保企業(yè)競爭力進(jìn)一步提升。煤礦企業(yè)在提升煤炭開采效率的過程中，最為常用與有效的方法便是進(jìn)一步提升采煤機(jī)設(shè)備采煤過程中的牽引速度。因此本文就上述論點對液壓支架推移控制優(yōu)化方案進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞： 液壓支架;推移控制;優(yōu)化方案

【中圖分類號】TD355.4 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.240

1 問題闡述

1.1 支架液壓系統(tǒng)控制精度差

支架液壓系統(tǒng)的控制技術(shù)主要分為閥控、泵控兩大類，其中閥控液壓系統(tǒng)存在節(jié)流損失大、能量效率低、對執(zhí)行元件控制精度不高等問題，而采用無節(jié)流損失的泵控液壓系統(tǒng)雖然能有效解決節(jié)能問題，但動態(tài)響應(yīng)性差，特別是執(zhí)行元件的魯棒性一直得不到提高。液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性影響支架控制精度，制約了跟機(jī)自動化功能常態(tài)化應(yīng)用。

1.2 支架推移步距不一致

為保證工作面推進(jìn)過程中刮板輸送機(jī)受力均勻，彎曲段平滑過渡，避免發(fā)生連接件過載斷裂情況，液壓支架推移千斤頂與刮板輸送機(jī)連接鉸合點之間存在銷軸間隙，以便支架能夠?qū)崿F(xiàn)橫向擺動及垂直抬升。

2 液壓支架智能推移控制系統(tǒng)優(yōu)化前后的對比分析

現(xiàn)行的推移控制體系是利用開關(guān)量來控制液壓支架的推移量。在實際運(yùn)作中，在千斤頂上安裝的位移傳感設(shè)備可以將活塞桿的相關(guān)信號傳遞到液壓支架的控制器上，當(dāng)該位移信號與系統(tǒng)設(shè)置的反饋值相一致時，自動控制將促使推移的單向鎖閉合，液壓缸對油液的輸入及輸出也將停止。在實際運(yùn)行中，由于液壓支架的構(gòu)造屬于機(jī)械連接，在其與相鄰液壓支架活塞桿的相關(guān)信號相一致時，其刮板輸送機(jī)難以輸出與之相對應(yīng)的位移數(shù)值，因此基于現(xiàn)行的液壓支架的推移控制，與所具有的工作經(jīng)驗相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計出一類全新的智能化推移控制系統(tǒng)。

在液壓支架的全新智能化推移控制系統(tǒng)中，在進(jìn)行推溜及拉架時，第一個液壓支架的推移千斤頂可以將活塞桿的推移行為進(jìn)行控制，這時應(yīng)當(dāng)將活塞桿的力傳到推桿及連接接頭上面，促使其開始推動，從而對液壓支架的相關(guān)運(yùn)動或者刮板輸送機(jī)的推進(jìn)運(yùn)動進(jìn)行控制，此時通過液壓支架的實際位移測量來明確輸送機(jī)與支架同時運(yùn)作時的準(zhǔn)確位移，同時與系統(tǒng)檢測到的支架位移數(shù)值相比較，從而修整誤差狀況。之后將首個液壓支架位移數(shù)值的修正值設(shè)定為后續(xù)其他液壓支架的位移標(biāo)準(zhǔn)值，使后續(xù)的其他液壓支架也將此值作為位移標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)與設(shè)定。

之后，第一個液壓支架的設(shè)定值在傳輸?shù)降诙€液壓支架的控制器時，將其作為推溜的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，利用千斤頂活塞桿的推移狀況，通過在支架控制器安裝支架，以其實際測量位移值來明確模型，即將此時刮板輸送機(jī)的實際位移值進(jìn)行計算，同時將該位移值和相關(guān)的理論位移值相比較，若兩者的數(shù)值相同，則表明兩者的運(yùn)作較為同步，此時相關(guān)的單向鎖閉合，系統(tǒng)運(yùn)作將會停止;若兩者數(shù)值不相同，則推移千斤頂將會持續(xù)進(jìn)行上述操作，直至設(shè)定的操作時間完成。然后將實際的位移與系統(tǒng)設(shè)定位移相對比，若此時依舊不相同，且差值超出了設(shè)定的極限值，系統(tǒng)將會作出報警，利用人工進(jìn)行處理。

液壓支架的全新智能推移控制系統(tǒng)在加以調(diào)整的過程中，可以運(yùn)用相應(yīng)的傳感器通過支架的實際位移來確定模型，以此來明確液壓支架與相應(yīng)輸送機(jī)的實際位移值[7]，同時將系統(tǒng)所設(shè)定的修正值與上述數(shù)值進(jìn)行對比，從而明確液壓支架的下一個動作及相應(yīng)的任務(wù)量，促使該控制過程成為一個閉環(huán)的控制模式。在整個控制運(yùn)作中，系統(tǒng)可以基于液壓支架與刮板輸送機(jī)的實際運(yùn)行狀況來調(diào)整后續(xù)的推移位移數(shù)值，促使整個推移過程中液壓支架維持同步性與齊平性。

3 移架時間驗證

對于ZY1600/34/71型液壓支架而言，在進(jìn)行移架過程中一次循環(huán)操作包含有降架、移架以及升架，其中降架距離為100mm，移架距離為865mm，升架距離為100mm。而液壓支架裝置整個移架循環(huán)所需的時間為降架消耗時間值t1、移架消耗時間值t2、升架消耗時間值t3的總和。

在進(jìn)行升柱操作過程中，乳化液壓泵站對應(yīng)壓力值為31.5MPa，在降柱之后，由于立柱需要承擔(dān)自身的重力作用，所以會導(dǎo)致其下腔部位存在一定的壓力，經(jīng)過測試此壓力值為20MPa，那么此時液壓支架裝置之中立柱結(jié)構(gòu)下腔部位和乳化泵站之間所擁有的壓力差值變是11.5MPa，而在立柱結(jié)構(gòu)下腔部位處進(jìn)液管路所對應(yīng)的壓降比例為10%，即壓力降低至為1.15MPa.

那么便能夠通過下列計算公式計算得到立柱結(jié)構(gòu)下腔部位的進(jìn)液流量值：=2Δ/（1）式中：Δp為進(jìn)液孔部位存在的壓力差，Pa，此處取值為1.15×106;A為進(jìn)液孔部位對應(yīng)的面積大小，m2，此處取值為0.022π/4;ρ為液體密度值大小，kg/m3，此處取值為1000;μ為系統(tǒng)所對應(yīng)的流量系數(shù)，此處取值為0.8。將數(shù)值代入到公式（1）中，計算得出Q=1446L/min。型號為500mm的立柱結(jié)構(gòu)在其上升100mm情況下，其下腔部位對應(yīng)的流進(jìn)液體量則為19.36L，能夠計算得出液壓支架在升架過程中所消耗時間值t3為：

t3=19.36/12.05=1.63（s）同理可以計算得出降架消耗時間值t1數(shù)值大小為4.41s，移架消耗時間值t2數(shù)值大小為3.67s，則液壓支架單次循環(huán)操作所需的總時間為：t=t1+t2+t3=4.41+3.67+1.63=9.71（s）<10（s）通過計算可以得出，此次設(shè)計液壓支架液壓系統(tǒng)在進(jìn)行移架操作過程中所需總時間為9.71s，能夠滿足移架速度提升的要求。

4 結(jié)束語

液壓支架在煤礦井下開采作業(yè)過程中所發(fā)揮的作用非常大，而隨著煤礦開采速度不斷地提升，也要求液壓支架移架速度同時需要隨之提升，而對于液壓支架裝置而言，其性能很大程度上是由液壓系統(tǒng)所決定的。所以，此次結(jié)合移架速度提升的實際需求，針對液壓支架立柱供液系統(tǒng)、回液系統(tǒng)以及推移供回液系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，通過計算得出了所設(shè)計液壓系統(tǒng)滿足移架速度提升要求，可以在實踐中進(jìn)一步驗證。

參考文獻(xiàn)

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