【正文】 ..................................................................... 9 液壓支架電液控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ................................................................ 9 液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成 .............................................................. 10 我國液壓支架電液控制 系統(tǒng)發(fā)展緩慢的原因及攻關(guān)難點(diǎn) ........................ 12 對(duì)我國發(fā)展支架電液控制技術(shù)的建議 .................................................... 13 本章小結(jié) .............................................................................................. 15 3 液壓 支架電液控制閥 ...................................................................................... 16 電液控制閥的設(shè)計(jì)原理 ......................................................................... 16 電液控制閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................... 16 電液控制閥的工 作原理 ......................................................................... 19 本章小結(jié) .............................................................................................. 20 4 電液控制閥先導(dǎo)閥的工作原理及設(shè)計(jì) ............................................................. 21 電磁先導(dǎo)閥的相關(guān)設(shè)計(jì) ......................................................................... 21 電磁先導(dǎo)閥的設(shè)計(jì)原理 ............................................................... 21 電磁先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................... 21 電液控制閥先導(dǎo)閥的工作 原理 ..................................................... 24 電磁先導(dǎo)閥的設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 .............................................................. 25 電磁先導(dǎo)閥電磁鐵的選擇 ............................................................ 25 電磁先導(dǎo) 閥電磁鐵的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................... 25 電磁先導(dǎo)閥復(fù)位彈簧的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................... 32 本章小結(jié) .............................................................................................. 36 5 總結(jié)和展望 .................................................................................................... 37 總結(jié) ..................................................................................................... 37 展望 ..................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................... 39 II 致 謝 ........................................................................................................... 40 附錄 .................................................................................................................. 41 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展概況 國外液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展概況 國外支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展于 70年代中期 , 英國煤炭局首先提出研制電子控制液壓支架 , 1981 年澳大利亞的科里曼爾煤礦最先將電子控制的液壓支架用于長壁綜采工作面。 1983 年底英國原道梯公司又為美國坎賽爾煤礦制造了兩按鈕式微處理機(jī)控制的液壓支架 , 于 1984 年投產(chǎn)。英國原伽立克公司 1983 年 3 月研制出“ ELECTROF LEX”電液控制系統(tǒng)在“ Hem heath”投入試驗(yàn)。 1985 年底英國原道梯公司又研制出第二代全工作面集中電液控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主控制臺(tái)及電源均布置在工作面運(yùn)輸巷內(nèi) , 可實(shí)現(xiàn)全工作面集中控制。 德國 80 年代初開始大力發(fā)展液壓支架電液控制系統(tǒng)。威斯特伐利亞公司與西門 子公司于 1978～ 1984 年間合作研制出德國第一套支架電子控制裝置 —— Panermatic2E 系統(tǒng)。 1986 年又研制出 Paner2matic2S5 支架電控系統(tǒng)。 1987 年威斯特伐利亞公司與 MARCO 公司合作研制出 PM2 電液控制系統(tǒng) ,1990 年又研制出更為先進(jìn)的 PM3 支架電液控制系統(tǒng) , 技術(shù)上已相當(dāng)可靠 , 在全世界廣泛推廣應(yīng)用。 90 年代后期威斯特伐利亞公司甩掉 MARCO , 自行改進(jìn)推出 PM4 系統(tǒng) , 而 MARCO 公司改進(jìn)推出 PM31 系統(tǒng)。 除此之外 , 日本三井三池株 式會(huì)社、英國原米柯公司、德國原赫姆夏特公司 (現(xiàn)合并為 DBT 公司 ) 、波蘭 EMAG、法國、俄羅斯等國家也都先后研制成功支架電液控制系統(tǒng) , 并推廣使用。 美國 1984 年在西弗吉尼亞州拉弗里吉煤礦裝備了第一個(gè)使用原英國本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 道梯公司制造的裝有電液控制系統(tǒng)的液壓支架的高產(chǎn)高效工作面 , 并取得成功。到 1994 年 , 全美國 81個(gè)綜采工作面中已有 73 個(gè)裝備了電液控制的液壓支架 , 占全部綜采工作面的 90 %以上 , 到 1996 年 , 比例數(shù)又上升到 %。 目前 , 國外液壓支架電液控制技術(shù)已發(fā)展到相 當(dāng)成熟的階段 , 發(fā)展十分迅速。液壓支架電液控制系統(tǒng)已成為先進(jìn)產(chǎn)煤國家綜采工作面液壓支架的標(biāo)準(zhǔn)控制裝備，在美國、澳大利亞、德國等國家已經(jīng)普遍應(yīng)用。此外，中國、斯洛文尼亞、南非、俄羅斯、波蘭、墨西哥、加拿大等國家也已大量使用。 當(dāng)前國際上主流的液壓支架電液控制器主要有：德國 DBT 公司的 PM4型控制器、德國 MARCO 公司的 PM31 和 PM32 型控制器和美國 JOY 公司的 RS2型 3 種控制器，這 3 種控制器占總數(shù)的 70％以上，此外還有德國 EEP 公司的 PRll6 型控制器和蒂芬巴赫的 ASG5 型控制器等。德國采礦技術(shù)有限公司(DBT)是 1995 年末，由當(dāng)時(shí)的 3個(gè)德國公司合并組成的。 DBT 公司是全球成套井下采礦設(shè)備供貨商，主要提供從液壓支架、電液控制系統(tǒng)、輸送機(jī)、刨煤機(jī)、采煤機(jī)到破碎機(jī)、輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的成套設(shè)備和解決方案。 德國瑪珂公司 (MARCO)是一家經(jīng)過 ATEX 和 IS09001 質(zhì)量體系認(rèn)證的本安型井下工作面控制系統(tǒng)的生產(chǎn)商。瑪珂公司長期致力于開發(fā)和生產(chǎn)貼近礦業(yè)用戶需求的電液控制系統(tǒng)?，F(xiàn)以主打產(chǎn)品 PM32支架控制器為銷售品牌?，旂婀镜匿N售范圍包括：系統(tǒng)集成、電子、電液、傳感器、閥類產(chǎn)品，以及立柱，推移千斤頂?shù)?。目前，大概?80％的中國自動(dòng)化程度較高的礦井已經(jīng)選擇了或計(jì)劃通過合資公司購買 PM32 控制系統(tǒng)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 國內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展概況 我國自 80 年代中期即開始研制液壓支架電液控制系統(tǒng)。 1991 年北京煤機(jī)廠研制出第一套 BMJ2Ⅰ型支架電液控制系統(tǒng) , 在晉城古書院煤礦進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗(yàn) , 并于 1992 年 4 月通過初步鑒定 , 在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的第二代 BMJ2Ⅱ型支架電液控制系統(tǒng) (20 架 ) , 于 1992 年 12 月至 1995 年 5 月在井下進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn) , 但從此即被撂置一邊。 鄭 州煤機(jī)廠 1991 年 5 月研制出 DYZK 2Ⅰ型支架電液控制系統(tǒng) ,于 1992 年 5 月在大同四臺(tái)礦完成 20 架井下工業(yè)性試驗(yàn) , 在 Ⅰ型的基礎(chǔ)上又經(jīng)過多次改進(jìn) , 于 1993 年 9月開發(fā)出 DYZK 2Ⅱ型支架電液控制系統(tǒng) , 在邢臺(tái)煤礦進(jìn)行井下工業(yè)性試驗(yàn)并通過鑒定 , 從此即完全停止。國家為上述兩廠支架電液控制系統(tǒng)科研項(xiàng)目投入的經(jīng)費(fèi)近 300 萬元。煤科總院太原分院研制的 Y LT 型支架電液控制系統(tǒng) , 于 1996 年在大同礦務(wù)局馬脊梁礦進(jìn)行了國內(nèi)第一個(gè)全套工作面井下工業(yè)性試驗(yàn) , 并于 1997 年 7 月通過鑒定 , 又于 1998 年在東勝補(bǔ)連塔煤礦進(jìn)行了 16 架試驗(yàn) , 現(xiàn)已撤出。國家和協(xié)作單位先后為該項(xiàng)目投入科研經(jīng)費(fèi)達(dá) 500 多萬元。 90 年代末，煤炭科學(xué)研究總院天地科技股份有限公司與德國瑪珂公司合資成立了天地瑪珂電液控制系統(tǒng)公司，成為國內(nèi)從事煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)研究和開發(fā)的專業(yè)性公司，其技術(shù)與產(chǎn)品在中國得到了應(yīng)用。 2021年液壓支架電控系統(tǒng)的最大用戶神華集團(tuán)與航天科技集團(tuán)合作開發(fā)支架電液控制系統(tǒng)。航天科技經(jīng)過不到 2 年的時(shí)間研制出了控制器，已經(jīng)做出了控制系統(tǒng)的樣機(jī)，已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有產(chǎn)品化。 2021 年針 對(duì)電液控制系統(tǒng)，我國出現(xiàn)了多個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制液壓支架電液控制系統(tǒng)。 2021年 1 月平頂山煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司和中國礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制的液壓支架計(jì)算機(jī)電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)成功，據(jù)該公司稱 2021 年上半年即可轉(zhuǎn)入批量生本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 產(chǎn)。此外還有鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)和某高校合作研發(fā)，目前已在做地面試驗(yàn)。其他科研機(jī)構(gòu)也在努力研發(fā)。由此可以看出，我國液壓支架電液控制系統(tǒng)研制已經(jīng)歷了多年時(shí)間，但目前國產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)還沒有在井下推廣使用，許多綜采工作面所用電液控制系統(tǒng)液壓支架依然需要進(jìn)口。 我國研制的支架電液控制系統(tǒng)結(jié)合了中國煤礦開采的具 體情況，控制器的菜單完全中文化，并且采用了多行形式，更加便于操作。在控制上還處于單架和成組程控的初級(jí)階段。系統(tǒng)中主控制臺(tái)技術(shù)還不是很成熟，支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的全工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)還在研制階段。但隨著我國科技水平的不斷提高，液壓支架電液控制技術(shù)會(huì)逐漸趨于成熟并推廣使用。 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 液壓支架電液控制器主要發(fā)展趨勢是：操作軟件向智能化方向發(fā)展；井下計(jì)算機(jī)和地面計(jì)算機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)，通過總線傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)工作面無人操作或少人操作；控制器和先導(dǎo)閥功耗將向更低方向發(fā)展，使系統(tǒng)整體結(jié) 構(gòu)簡單化。 預(yù)計(jì)在未來的 2～ 5年，國產(chǎn)控制器將開始逐步取代進(jìn)口控制器，同時(shí)國產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)將在國內(nèi)煤礦企業(yè)獲得應(yīng)用，使生產(chǎn)效率大幅度提高，自動(dòng)化生產(chǎn)的水平將會(huì)上一個(gè)新的臺(tái)階 。 液壓支架電磁閥的發(fā)展概況 在液壓支架電液控制系統(tǒng)中，電磁閥組是關(guān)鍵的元件之一。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號(hào)有效地轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，以控制支架液壓缸的動(dòng)作，其性能及可靠性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性。 長期以來，德國 DBT、 MARCO 公司和美國 JOY 公司等歸屬的研發(fā)部門以及許多專家學(xué)者都致力于電磁閥組的研