【正文】 本人認(rèn)為，在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)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(shè)計提供相應(yīng)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(dǎo)閥進行了有關(guān)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(shè)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(yīng)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(dǎo)閥電磁鐵的相關(guān)參數(shù)設(shè)計計算 設(shè)計的初始相關(guān)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(shè)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(shè)計（論文） 25 因此，先導(dǎo)閥的工作過程可分為兩個階段：開啟過程和關(guān)閉過程，并且通過工作的兩個不同階段來控制相對應(yīng)主閥完成所需的動作。當(dāng)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(fù)位動態(tài)特性，同時可能造成電路斷路火花。 當(dāng)電磁先導(dǎo)閥 a 通電開啟而 電磁先導(dǎo)閥 b 關(guān)閉時，先導(dǎo)閥 a 的控制口打開，此時先導(dǎo)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(dǎo)閥 b 是關(guān)閉的進油口直接與回油口相連通，主閥 d關(guān)閉，液壓油無法進入推移千斤頂?shù)挠仪唬凰酝埔魄Ы镯數(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(shè)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(shù)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(chǔ)原理，核心技術(shù)，研發(fā)工藝等問題仍未解決。 攻關(guān)組織不得力 , 力量和資金投入分散 ,低水平重復(fù)。 (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(shè)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(yīng)的指令運行，這一新技術(shù)的應(yīng)用，配合液壓支架與采煤機、刮板輸送機之間的約束關(guān)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(shè)項目的支持力度，已先后有 17個煤炭建設(shè)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(guān)企業(yè)開始利用計算流體力學(xué) 軟件對液壓支架電磁閥的各種復(fù)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(chǔ)性問題。 他們從電磁閥組的結(jié)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 構(gòu)工藝著手，對先導(dǎo)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(xì)致的實驗研究，同時，還應(yīng)用計算機對先導(dǎo)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(dāng)前的工作重心。同意進行答辯和申請工學(xué)學(xué)士學(xué)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(guān)難點，并在此基礎(chǔ)上提出對國內(nèi)發(fā)展液壓支架電液控制技術(shù)的建議。完成以下工作： 1. 電磁閥（電磁先導(dǎo)閥和主閥）的總裝圖的設(shè)計 2. 電磁先導(dǎo)閥裝配圖的設(shè)計 3. 電磁先導(dǎo)閥閥芯組件圖的設(shè)計 4. 電磁先導(dǎo)閥電磁鐵和復(fù)位彈簧的設(shè)計計算 5. 閥芯零件圖的設(shè)計 本設(shè)計綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)，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(dǎo)閥進行設(shè)計，在現(xiàn)有 MARCO 閥的基礎(chǔ)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(dǎo)閥內(nèi)部的電磁鐵及復(fù)位彈簧進行設(shè)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 %?，旂婀鹃L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(wù)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(guān)鍵的元件之一。二十世紀(jì) 80 年代中期煤炭科學(xué)總院上海分院董信根、芮豐等對國外礦用 電磁先導(dǎo)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(xué)研究總院太原分院田永順對 XF— l 型礦用電磁先導(dǎo)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(yù)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(yán)重限制了液壓支架電本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 液控制技術(shù)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(shè)計了液壓支架電液控制系統(tǒng)電液先導(dǎo)閥（兩位三通），考慮到以前的先導(dǎo)閥控制口油路加工不方便，本設(shè)計將先導(dǎo)閥的控制口油路由原來的斜路改為直路，這也是本設(shè)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(dǎo)閥內(nèi)部的電磁鐵及復(fù)位彈簧，根據(jù)工作需要進行設(shè)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(dǎo)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(guān)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(shè)計思路還處于國外二十世紀(jì) 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(guān)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(yuǎn)。然而隨著計算機技術(shù)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(shù)便可以更加有效和便捷的分析一些基礎(chǔ)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(dǎo)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(yīng)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(shè)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(shè)計（論文） 23 圖 先導(dǎo)閥閥芯的結(jié)構(gòu)圖 1—— 球閥； 2—— 球閥； 3—— 復(fù)位壓縮彈簧； 4—— 球閥座； 5—— 頂針 ； 6—— 頂桿 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 電液控制閥先導(dǎo)閥的工作原理 圖 先導(dǎo)閥原理圖 圖 所示為電液控制閥先導(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(yīng)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(fù)雜的工作。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 參考文獻 [1] 欒振輝．液壓支架的技術(shù)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(shù) 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(shù)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(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．煤炭科學(xué)技術(shù)． 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(yù)測．中國科學(xué)院預(yù)測科學(xué)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