【正文】 domestic panies． The main content of this topic is about electromagic pilot valve design innovation. According to the thesis research points， the thesis is divided to five parts to introduce the relative contents． In the first chapter, the electrohydraulic control system of the hydraulic support research situation and development prospect are introduced. Also the development of hydraulic support electromagic valve is introduced. And summarizes the current research background、 significance and purpose of the research contents. In the chapter two ， the electrohydraulic control system and the characteristics of the position are introduced. Analyze the reasons why hydraulic support electriccontrol system got a low development. In the chapter three, design the whole structure of PSV. And get analysis of the working principle. In the chapter four, first to design electromagic precursor valve, on the basis of the existing MARCO valve to change control mouth from inclined to straight, then design calculation the electromag and the reposition spring of electromagic precursor valve. In the chapter five， some conclusions about this research work are introduced； also the future work is pointed out． Key words: Hydraulic Support。英國(guó)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)。威斯特伐利亞公司與西門(mén) 子公司于 1978～ 1984 年間合作研制出德國(guó)第一套支架電子控制裝置 —— Panermatic2E 系統(tǒng)。 除此之外 , 日本三井三池株 式會(huì)社、英國(guó)原米柯公司、德國(guó)原赫姆夏特公司 (現(xiàn)合并為 DBT 公司 ) 、波蘭 EMAG、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家也都先后研制成功支架電液控制系統(tǒng) , 并推廣使用。液壓支架電液控制系統(tǒng)已成為先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家綜采工作面液壓支架的標(biāo)準(zhǔn)控制裝備，在美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等國(guó)家已經(jīng)普遍應(yīng)用。 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。瑪珂公司的銷(xiāo)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)取? 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(guò)多次改進(jìn) , 于 1993 年 9月開(kāi)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(guò)鑒定 , 從此即完全停止。 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(guó)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(guó)內(nèi)從事煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)的專業(yè)性公司，其技術(shù)與產(chǎn)品在中國(guó)得到了應(yīng)用。 2021年 1 月平頂山煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司和中國(guó)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)。 我國(guó)研制的支架電液控制系統(tǒng)結(jié)合了中國(guó)煤礦開(kāi)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。 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 液壓支架電液控制器主要發(fā)展趨勢(shì)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(guò)總線傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)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(jiǎn)單化。 長(zhǎng)期以來(lái)，德國(guó) DBT、 MARCO 公司和美國(guó) JOY 公司等歸屬的研發(fā)部門(mén)以及許多專家學(xué)者都致力于電磁閥組的研究和開(kāi)發(fā)上。在國(guó)內(nèi)，對(duì)液壓支架的研究起步相對(duì)國(guó)外要晚，而對(duì)其中的電磁閥組的研究則要更晚一些。 1993 年底歐共體撤消了 CFD 軟件對(duì)中國(guó)出口的禁令，商業(yè) CFD 軟件逐漸進(jìn)入我國(guó)，這在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)界 CFD 技術(shù)的應(yīng)用推廣。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 本課題的研究背景及意義 煤炭是我國(guó)的主要能源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展不可缺少的物 質(zhì)基礎(chǔ)。鑒于我國(guó)“多煤、貧油、少氣 (天然氣 )”的特點(diǎn)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，能源結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，煤炭在一次能源消耗中占 70％左右，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)上占主要地位，有舉足輕 重的作用。 作為綜采液壓支架的核心 —— 電液控制系統(tǒng)一直掌握在國(guó)外少數(shù)幾個(gè)大公司手中，如德國(guó) DBT 公司 PM MARCO 公司 PM3美國(guó) JOY 公司 RS20。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與電磁液壓閥組，組成煤礦井下液壓支架電液控制系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的液壓支架手動(dòng)操縱液壓閥控制，使液壓支架的操作靈活、快捷。為 了獲得高精度、高響應(yīng)、高可靠性以及好的魯棒性，必須有與之相適應(yīng)的控制策略。 本章小結(jié) （ 1） 介紹了國(guó)內(nèi)外支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展情況及對(duì)電液控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。 （ 1）系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程序控制， 操作人員可以根據(jù)采煤機(jī)的割煤方向選擇最佳的位置，避免了操作人員的傷亡事故，同時(shí)也降低了粉塵對(duì)身體的危害。 （ 5）移架步距準(zhǔn)確，切頂線整齊，改善了支護(hù)效果，并且使刮板輸送機(jī)和整個(gè)工作面直線性好，采煤機(jī)截深準(zhǔn)確，改善了刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的工況，另外多架同時(shí)推溜，使刮板輸送機(jī)緩慢彎曲，避免溜槽連接處產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。 液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成 圖 支架電液控制系統(tǒng)組成 支架電液控制系統(tǒng)組成如圖 所示。 支架工作狀態(tài)由位移傳感器和壓力傳感器反饋回架控箱， 架控箱再根據(jù)傳感器反 饋信號(hào)來(lái)決定支架的下一個(gè)動(dòng)作。 C．全工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)。 (3) 實(shí)現(xiàn)全工作面雙向順序控制。 (7) 成組控制時(shí)每組架數(shù)可以按需要調(diào)整 , 一般最多 15 架 , 最少 1架。 (11) 實(shí)現(xiàn)移架和推輸送機(jī)的一次到位或多次到位定量推移 , 可通過(guò)推移千斤頂?shù)男谐叹幊潭鴮?shí)現(xiàn)采煤機(jī)斜切進(jìn)刀。 (15) 完成一架的降、移、升總時(shí)間 8s。 國(guó)內(nèi)管理水平較低，成批生產(chǎn)產(chǎn)品保證不了加工質(zhì)量，達(dá)不到樣機(jī)的指標(biāo)，因此工作面使用故障多，發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。從我國(guó)研發(fā)電液控制系統(tǒng)的歷程來(lái)看，幾家科研單位研發(fā)的控制系統(tǒng)在地面試驗(yàn)可以正常工作，在井下試驗(yàn)卻不正常，主要原因是煤礦井下環(huán)境惡劣，粉塵大，干擾信號(hào)強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)控制器的抗干擾能力差，可靠性不夠高。然而，國(guó)內(nèi)對(duì)于電磁閥組的研究?jī)H限于其流場(chǎng)研究，缺少對(duì)整個(gè)液壓支架電磁閥組系統(tǒng)全面的特性研究。所謂只能知其然，不知其所以然。通過(guò)分析我國(guó)目前的研發(fā)水平以及國(guó)內(nèi)外電液控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對(duì)研發(fā)液壓支架電液控制系統(tǒng)提出以下建議： (1)針對(duì)電磁兼容技術(shù)，作深入的分析研究，提高系統(tǒng)的可靠性。 (4)關(guān)注科學(xué)動(dòng)態(tài)，采用先進(jìn)的技術(shù)和器件，避免走彎路，做重復(fù)性低本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 水平工作。 本章小結(jié) （ 1） 介紹了電液控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，原理和關(guān)鍵技術(shù)。 本課題的控制閥是先導(dǎo)式二位三通的電磁換向閥．它吸收了國(guó)外先進(jìn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并結(jié)合我國(guó)國(guó)情而研制的一種新型礦用液壓 支架電磁閥，它由電磁先導(dǎo)閥及主閥組成，按一定的程序通過(guò)控制各個(gè)液壓干斤頂，實(shí)現(xiàn)液壓支架的備順動(dòng)作。其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 主閥閥芯結(jié)構(gòu)圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 1—— 進(jìn)液套； 2—— 復(fù)位彈簧； 3—— 內(nèi)閥芯； 4—— 閥座； 5—— 插動(dòng)套； 6—— 閥芯套 其中主閥及先導(dǎo)閥的油路結(jié)構(gòu)，位置關(guān)系如圖 所示： 圖 控制閥剖視圖 O 口為回油口， T 口為控制口，先導(dǎo)閥通過(guò)控制 T 口來(lái)控制主閥的 開(kāi)啟與閉合， P口為進(jìn)油口。 圖 電液自動(dòng)控制原理 圖中的 a， b 都為電磁先導(dǎo)閥，而 c， d都為主閥， e為推移千斤頂。立柱和千斤頂?shù)墓ぷ鳡顩r由壓力傳感器和位移傳感器反饋到控制器，控制器根據(jù)反饋的信號(hào)決定控制下一個(gè)動(dòng)作。并介紹了控制閥中主閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在按照設(shè)計(jì)圖紙加工裝配過(guò)程中，應(yīng)該注意的一些問(wèn)題。 本安型電磁鐵線圈屬于鐵芯電感，匝數(shù)比常規(guī)電磁鐵要大十倍，線圈電感很大。同時(shí)，對(duì)安裝在先導(dǎo)閥殼體內(nèi)的電路板的感性元什用環(huán)氧樹(shù)脂膠封為一體。先導(dǎo)閥在不工作時(shí)，球閥 1 在彈簧力和下端液壓力共同作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，球閥 2常開(kāi)；當(dāng)電磁鐵得電時(shí)產(chǎn)生電磁推力 F，經(jīng)由頂桿 6推動(dòng)小球 2向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉球閥 2 ，同時(shí)，頂針 5把球閥 1 頂開(kāi)，高壓油進(jìn)入 A 腔，然后經(jīng)由球閥 1 流入 B 腔，通 過(guò)液壓對(duì)主閥進(jìn)行控制打開(kāi)主閥；當(dāng)電磁力F 撤去時(shí)，球閥 2 在液壓力的推動(dòng)下重新打開(kāi)，從而使 T 口壓力 p 降低，球閥 1 在彈簧力和壓差的作用下向上運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉球閥 1，同時(shí)關(guān)閉主閥。電磁鐵的機(jī)構(gòu)并不十分復(fù) 雜。 本設(shè)計(jì)采用的是直流拍合式電鐵，因?yàn)樵谥绷麟娐分?，線圈的形狀比較瘦長(zhǎng)，而且磁路中只有一個(gè)很小的氣隙，且 直流電磁鐵的電流恒定 ,吸力穩(wěn)定 ， 壽命較長(zhǎng) ， 噪音也小 。 一般電磁鐵導(dǎo)磁體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 cmB ，約為 1202114000 高 斯之間。 由公式： 81010(1 )5 0 0 0 0 .1 5711 .2 5 (1 0 .3 )pB ??????? ??????（ IW ）安 匝 () 式中 ?= 80 1 .2 5 1 0? ??? 亨 /厘 米 I— 電 流 （ 安 ） W — 線 圈 匝 數(shù) （ 匝 ） IW — 磁 勢(shì) （ 安 匝 ） 電磁鐵在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電壓可能降低至 85%U，為了保證在電壓降低后，電磁鐵任然能夠可靠地工作，上式所計(jì)算得到的安匝數(shù)應(yīng)該是指電壓降低至 時(shí)的磁勢(shì)，用 1（ IW） 表示。 導(dǎo)線材料準(zhǔn)備用牌號(hào) Q 漆包線，最高允許溫升 065C?? ，由表 41 選取線圈高度之比值 6?? 電磁鐵型式 ? 值 直流電磁鐵 交流電磁鐵 拍合式 帶極靴 4~6 2 不帶極靴 5~7 ?型 帶極靴 5~7 2 不帶極靴 6~8 盤(pán)式 2~4 1~2 裝甲螺管式 7~8 3~4 表 41 線圈高度與寬度之比值（ ? ） 根據(jù)需要設(shè)定： 線圈的厚度 5kb ? 毫 米 線圈的長(zhǎng)度 30kl ? 毫 米 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第五步：決定線圈直徑。d 為 毫米。2k Wb ??? d () 可得修正后的線圈的寬度為： 23 0 5 7 0 . 2 2 4 . 9 66kb ??? 毫 米 取 kb =5 毫米，可見(jiàn)與原來(lái)的線圈數(shù)據(jù)相符。 線圈外直徑 1 2 16 2 5 26kkD D b? ? ? ? ? ? 毫 米 第九步：特性驗(yàn)算。d = 毫米 極靴的直徑 ? 厘 米 鐵芯的直徑 ? 厘 米 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 由于本設(shè)計(jì)采用的是非常規(guī)的彈簧，因而無(wú)法用正常的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，故采用先設(shè)定參數(shù)值（根據(jù)其工作環(huán)境和要求），然后在進(jìn)行校驗(yàn)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 彈簧校檢： 第一步，穩(wěn)定性。旋 繞比5DC d??，則彈簧絲的曲度系數(shù) K可由下面公式計(jì)算 4 1 1544CK CC????