【正文】 本人認為，在現(xiàn)有工作基礎上來看，還可以進一步進行如下幾個方面的改進和研究工作： (1)用仿真和實驗相結(jié)合的方法，尋找一種合理的模型為以后液壓支架用閥設計提供相應的理論分析工具，減少在研究過程中物理樣機實驗次數(shù)，減少研發(fā)成本 。 （ 2） 對電磁先導閥進行了有關的計算和校檢。 彈簧的高徑比 029 2 .0 5 2 .64 .4Hb D? ? ? ? 故滿足穩(wěn)定性要求。 線圈磁勢計算：線圈的平均匝長為 1() ( 2 6 1 6 ) 6 5 . 9 0 . 0 6 5 922kcp DDl ? ?? ?? ? ? ?毫 米 米 線圈電阻按公式 24cplWd? ??R= () 本科生畢業(yè)設計（論文） 32 計算為 2 305 7 150?? ? ??R=歐 電壓為額定值時線圈的電流為 36 0 .2 4150UI R? ? ? 安 可知電流符合本安要求。 第六步：決定線圈匝數(shù)。顯然，電源電壓為額定值時的磁勢為： 1 6720 .8 5IW ??（ IW ） 安 匝 () 但是，計算溫升時，則應該是以電源電壓額定值的 ~ 倍電壓加在線圈兩端后所產(chǎn)生的磁勢 ，因為這時線圈中流過的電流最大。 電磁先導閥電磁鐵的相關參數(shù)設計計算 設計的初始相關參數(shù)為： 電磁鐵的最大行程 ?? ； 直流電源電壓 36UV? ； 額定壓力 MPa? ； 球閥承壓面直徑 0 mm? ； 閥芯開啟時球閥承上下壓力差： 200 ()2dFP?? () 6 3 10 ( 10 )2154 .5 N?? ? ? ? ?? 本科生畢業(yè)設計（論文） 26 化為公斤力： 1 154 .5 16( )F ? ? ? 公 斤 所以電磁吸力為： 1121 6 6 .5 3 ( )34FlF l? ?? ? ? 公 斤 第一步：確定極靴直徑。 本科生畢業(yè)設計（論文） 25 因此，先導閥的工作過程可分為兩個階段：開啟過程和關閉過程，并且通過工作的兩個不同階段來控制相對應主閥完成所需的動作。當電路斷路時，線圈產(chǎn)生很高的反電動勢，不僅延長放電時問，影響電磁閥復位動態(tài)特性，同時可能造成電路斷路火花。 當電磁先導閥 a 通電開啟而 電磁先導閥 b 關閉時，先導閥 a 的控制口打開，此時先導閥 a的進液口與控制口相連，液壓油經(jīng)過控制口進入主閥 c，通過油壓作用開啟主閥 c，主閥的控制口打開，油液經(jīng)過油路進入推移千斤頂 e 的左腔，而此時先導閥 b 是關閉的進油口直接與回油口相連通，主閥 d關閉，液壓油無法進入推移千斤頂?shù)挠仪?；所以推移千斤頂?shù)淖笥覂汕恍纬蓧翰?，千斤頂便在液壓油的推動下向右運動。本設計就是將圖中的 T口改為直路。 （ 2） 介紹了支架電液控制系統(tǒng)的功能及要求 （ 3） 介紹了我國電液控制系統(tǒng)發(fā)展的難點和對我國電液控制系統(tǒng)控制技術的建議。 (2)以國外現(xiàn)有的 成熟產(chǎn)品為借鑒，分析其功能特點，進行消化吸收，以加快研發(fā)進度。液壓支架電液控制系統(tǒng)基礎原理，核心技術，研發(fā)工藝等問題仍未解決。 攻關組織不得力 , 力量和資金投入分散 ,低水平重復。 (12) 實現(xiàn)支架與采煤機聯(lián)動的全工作面自動控制。 (4) 實現(xiàn)全工作面雙向順序成組控制。 B．雙向成組控制系統(tǒng)。 （ 6）靈活選擇多種控制方式，對各種困難的地質(zhì)條件和局部特殊地質(zhì)本科生畢業(yè)設計（論文） 10 構(gòu)造都能適用，特別是適用于薄煤層和急傾斜煤層工作面。 （ 2） 介紹了課題研究的背景及意義。這種全新的電液控制系統(tǒng)將支架的全部動作按計算機相對應的指令運行，這一新技術的應用，配合液壓支架與采煤機、刮板輸送機之間的約束關系，實現(xiàn)了綜合機械化采煤工作面的高產(chǎn)、高效、安全、全自動化生產(chǎn)。根據(jù)“十一五”計劃，國家將建成 140 個高效安全的現(xiàn)代化礦井，國家將加大對煤礦建設項目的支持力度，已先后有 17個煤炭建設項目，由國家開發(fā)銀行出具貸款承諾，還將 100 多個高檔普采工作面升為綜采工作面， 100 多個普采工作面升為高檔普采工作面。國內(nèi)高校及相關企業(yè)開始利用計算流體力學 軟件對液壓支架電磁閥的各種復雜的流動現(xiàn)象進行數(shù)值計算研究，分析了閥道流場分布、氣蝕產(chǎn)生現(xiàn)象及壓力損失等基礎性問題。 他們從電磁閥組的結(jié)本科生畢業(yè)設計（論文） 5 構(gòu)工藝著手，對先導閥壓力損失和泄漏及其驅(qū)動元件等方面的問題都進行了大量而細致的實驗研究，同時，還應用計算機對先導閥內(nèi)部的流場進行模擬研究。在控制上還處于單架和成組程控的初級階段。 2021年液壓支架電控系統(tǒng)的最大用戶神華集團與航天科技集團合作開發(fā)支架電液控制系統(tǒng)。目前，大概有 80％的中國自動化程度較高的礦井已經(jīng)選擇了或計劃通過合資公司購買 PM32 控制系統(tǒng)。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。 1986 年又研制出 Paner2matic2S5 支架電控系統(tǒng)。 Electrohydraulic Control。作為電液控制系統(tǒng)的核心組件之一，電液控制閥國產(chǎn)化，成為當前的工作重心。同意進行答辯和申請工學學士學位。 第二章對電液控制系統(tǒng)的特點及組成進行簡要介紹，分析我國液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢的原因及攻關難點，并在此基礎上提出對國內(nèi)發(fā)展液壓支架電液控制技術的建議。完成以下工作： 1. 電磁閥（電磁先導閥和主閥）的總裝圖的設計 2. 電磁先導閥裝配圖的設計 3. 電磁先導閥閥芯組件圖的設計 4. 電磁先導閥電磁鐵和復位彈簧的設計計算 5. 閥芯零件圖的設計 本設計綜合應用所學專業(yè)的基礎理論和專業(yè)知識，受力分析及強度計算合理，工程圖規(guī)范，符合標準，結(jié)論正確。 答辯思路清晰，論點基本正確，能正確回答主要問題。 第四章先對電磁先導閥進行設計，在現(xiàn)有 MARCO 閥的基礎上改控制口斜油道為直油道，分析工作原理，然后根據(jù)具體工作需求對電磁先導閥內(nèi)部的電磁鐵及復位彈簧進行設計計算。該系統(tǒng)的主控制臺及電源均布置在工作面運輸巷內(nèi) , 可實現(xiàn)全工作面集中控制。到 1994 年 , 全美國 81個綜采工作面中已有 73 個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 %。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)。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 年在大同礦務局馬脊梁礦進行了國內(nèi)第一個全套工作面井下工業(yè)性試驗 , 并于 1997 年 7 月通過鑒定 , 又于 1998 年在東勝補連塔煤礦進行了 16 架試驗 , 現(xiàn)已撤出。其他科研機構(gòu)也在努力研發(fā)。 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，電磁閥組是關鍵的元件之一。二十世紀 80 年代中期煤炭科學總院上海分院董信根、芮豐等對國外礦用 電磁先導閥的主要參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)特點進行了綜合分析； 1997 年煤炭科學研究總院太原分院田永順對 XF— l 型礦用電磁先導閥可靠性進行了研究分析；吳國強等人對液壓支架電液自動控制系統(tǒng)的工作原理及控制進行了國產(chǎn)化研究。根據(jù)第三次全國煤炭資源預測與評價，全國煤炭資源總量 5． 57 萬億噸，煤炭資源潛力巨大，煤炭資源總量居世界第一。目前，中國國有重點煤礦的綜采工作面數(shù)已逾數(shù)百個，全部靠進口國外的整套系統(tǒng)是不現(xiàn)實的，這嚴重限制了液壓支架電本科生畢業(yè)設計（論文） 7 液控制技術在煤礦開采中的推廣。 本論文研究主要工作 本文主要研究設計了液壓支架電液控制系統(tǒng)電液先導閥（兩位三通），考慮到以前的先導閥控制口油路加工不方便，本設計將先導閥的控制口油路由原來的斜路改為直路，這也是本設計的主要改進之處；同時，由于控制口的變化帶動了控制口，進油口，回油口的位置分布變化， 從而大大優(yōu)化了控制閥整體的結(jié)構(gòu)；對電磁先導閥內(nèi)部的電磁鐵及復位彈簧，根據(jù)工作需要進行設計計算。 （ 3）保證液壓支架額定初撐力，電液控制系統(tǒng)可以通過壓力傳感器 反饋信號或通過延長控制電磁先導閥的供電時間來實現(xiàn)支架初撐力自保，保證額定初撐力，減少了立柱的增阻所需時間，提高了支護效率，而且全工作面支架初撐力均勻一致，改善了頂板的管理。下面介紹三種常見的控制系統(tǒng)： A．雙向鄰架控制系統(tǒng)。 支架電液控制系統(tǒng)的功能和要求 支架電液控制系統(tǒng)必須滿足工作面安全操作和自動控制的要求 , 其系統(tǒng)主要功能要求如下 : (1) 單架單動作雙向按鍵控制 , 操作者可以在工作面內(nèi)任一臺支架 SCU 上控制左、右鄰架每一個單獨動作。 (9) 實現(xiàn)調(diào)齊支架和輸送機位置的全工作面調(diào)控功能。 我國液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢的原因及攻關難點 近些年來國內(nèi)雖然對液壓支架的電液控制系統(tǒng)做了一些研究，但與國外比較除了在加工及材料方面的原因外，還存在以下幾個方面的差距： 國內(nèi)液壓支架閥類產(chǎn)品的設計思路還處于國外二十世紀 80 年代水平，往往忽視了產(chǎn)品的維護維修性能，而國外 同類產(chǎn)品則帶有更多的人性化特點，考慮安裝、操作使的便利。目前我國科研單位攻關重點就是支架控制器的可靠性和電液閥的性能，只要能得以改善，國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的工業(yè)化實現(xiàn)將為期不遠。然而隨著計算機技術的推廣普及和計算方法的新發(fā)展，利用計算機數(shù)值仿真技術便可以更加有效和便捷的分析一些基礎性問題，縮小國內(nèi)外差距，從而加快液壓支架電液控制系 統(tǒng)國產(chǎn)化的進程。對于出現(xiàn)的看似微小的問題，要引起足夠的重視，分析其原因，弄清機理并加以解決。 根據(jù)課題的改進，將先導閥的控制口油路由原來的斜路改為直路，并對控制口，進油口，回油口位置進行相應的優(yōu)化，達到加工簡單，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。 本科生畢業(yè)設計（論文） 20 它由電氣和液壓兩部分組成。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號有效地轉(zhuǎn)換為液壓信號，以控制主閥動作。其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示 本科生畢業(yè)設計（論文） 23 圖 先導閥閥芯的結(jié)構(gòu)圖 1—— 球閥； 2—— 球閥； 3—— 復位壓縮彈簧； 4—— 球閥座； 5—— 頂針 ； 6—— 頂桿 本科生畢業(yè)設計（論文） 24 電液控制閥先導閥的工作原理 圖 先導閥原理圖 圖 所示為電液控制閥先導閥的結(jié)構(gòu)圖。電磁鐵總的歸納起來可分為三大類型，拍和式、螺管式和 E 型電磁鐵三大類。 鐵芯的截面積 cmS 可有下面公式?jīng)Q定為： 500 0 12021pncmcmBSSB? ??????? 厘 米 () 鐵芯直徑為： 本科生畢業(yè)設計（論文） 28 4 4 1 .7 1 .4 7cmc Sd ??? ?? ? ? 厘 米 取 ? 厘 米 ，則 ? 厘 米 。 可得 ： 4 0 . 0 2 3 3 9 0 . 0 2 6 7 2 0 . 1 8 6 936? ? ? ?d= 毫 米(U=12V， ) 取其鄰近的直徑值為 d= 毫米。 第八步：確定導磁體尺寸。 所以， 338 0 1 0 0 .9 0 .5 5 .18 7 5n ??? ? ??? 取 5n? 圈 ， 總?cè)?shù) 1 27nn???圈 彈簧受力為 minF 時的變形量 m inm in 4 .2 0 .314F mmk? ? ? ? 彈簧在受力為 maxF 時的變形量 m a xm a x 7 0 .514F mmk? ? ? ? 一般情況下，工作載荷下的變形量，應該在彈簧全變形量的20%~80% 。 由于該彈簧在工作過程中，不會高速震動，故無需進行共振驗算。 展望 液壓支架電液控制系統(tǒng)研究是一項復雜的工作。 本科生畢業(yè)設計（論文） 39 參考文獻 [1] 欒振輝．液壓支架的技術現(xiàn)狀與發(fā)展．礦山機械． 2021， 9： 15～ 16 [2] 黃尚志．我國液壓支架技術 30年發(fā)展回顧與展望．煤礦機電． 2021， 5： 46～ 50 [3] 羅思波．國內(nèi)外液壓支架現(xiàn)狀及我國的發(fā)展趨勢．煤礦機電． 2021， 3： 27～ 29 [4] 王勇，姜金球等．綜采支架液壓控制技術發(fā)展與展望 ．煤礦開采． 2021， 10(3)：4～ 6 [5] 張良．液壓支架電液控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．煤炭科學技術． 2021，31(2)： 5～ 8 [6] 魏一鳴，廖華等．“十一五”期間我國能源需求及節(jié)能潛力預測．中國科學院預測科學研究中心 [7] 吳國強，張北辰．液壓支架電液自動控制系統(tǒng)國產(chǎn)化研究．中州煤炭