基于普通电磁阀的调高液压系统建模与仿真

3结语
(1)采用安全高效钻冲一体化设备进行水力冲
孔造穴可有效解决松软低透高瓦斯突出煤层抽采困难、抽采效率低等问题。

(2)现场试验表明,气相压裂、水力冲孔造穴联
合方案的抽采效果相比,水力冲孔造穴方案差,不易区分高瓦斯区域和瓦斯异常区域,应统一按高瓦斯区域治理方案执行。

(3)确定出煤率为新元煤矿水力冲孔实施效果的考察指标,残余瓦斯含量与出煤率呈负相关的关系,3煤出煤率应不小于2.15‰。

(4)巷道掘进的过程中,钻屑瓦斯解吸指标随
出煤率的增加呈降低趋势,风排瓦斯浓度随出煤率的增加呈减小趋势。

参考文献:
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(收稿日期:2018-12-19)
作者简介:孟德玉(1964—),男,山西灵丘人,1992年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,阳泉煤业集团(有限)责任公司工程师。

文章编号:1008-3731(2019)02-0060-04
基于普通电磁阀的调高液压系统建模与仿真
郭志伟
(山西西山晋兴公司斜沟煤矿,山西吕梁033602)
摘要:以采煤机调高液压系统为对象,对液压系统的工作机理和各个构件的选型进行系统分
析,然后通过数值模拟软件进行仿真研究。

仿真结果显示,摇臂在8s 时就会升高到指定高度,在调高的起始阶段因电磁阀无法稳定控制液压油的流速,引起了活塞杆运移速率较大,故认为可以将电液控制手段应用在该系统中。

关键词:采煤机;液压油;电磁阀;调高中图分类号:TD421.6
文献标志码:B
煤炭科技
COAL SCIENCE &TECHNOLOGY MAGAZINE
2019年第2期No.2
2019
60
国内外长时间的研究重心主要集中在煤岩界限识别系统,即主要研究采煤机割煤过程中对煤岩体的识别方法上,而往往忽略液压系统对采煤机工作稳定性的影响[1]。

在采煤机的实际生产方面,引起
采煤机发生故障的因素除了客观条件外,就是液压系统的故障,据相关统计,后者引起采煤机故障的比例达到了50%。

采煤机自动调高液压系统在煤炭增产、降低工人劳动强度以及防止采煤机出现故障等方面都具有积极的作用,尤其对工作面的安全开采提供了强有力的保障[2]。

对采煤机性能的评定很大程度上决定于调高液压系统是否可以保持稳定。

而我国对液压系统主要构件的研究工艺还不是很成熟,这就容易使得采煤机液压系统运行不是十分稳定可靠[3-4]。

以采煤机调高液压系统为对象,对液压系统的工作机理和各个构件的选型进行系统分析,然后通过数值模拟软件进行仿真研究,从而得
到其动态特性,为指导液压系统的研究工艺提供一定的借鉴。

1调高液压系统工作流程以及机理分析
采煤机生产工艺发展至今,其摇臂高度的调节主要还是依靠现场工人来操控,而系统主要靠电磁阀和换向阀来操控。

对采煤机调高液压系统的工作机理进行研究可为其数值仿真提供一定基础。

1.1调高液压系统的工作流程
整个调高液压系统的动力源为液压泵,该泵使液压油进入整个系统从而形成工作动力。

当电磁阀通电后,液压油通过液压锁流入油缸的无杆腔内,活塞向右侧移动,有杆腔内液压油会经安全阀流入油箱,这时采煤机摇臂会在持续运移顶起的油缸作用下升高,当升高到特定值,安全阀保持压力恒定,使摇臂高度不再变化;当电磁阀关闭电源后,液压
油回流,活塞向左侧移动,摇臂高度下降。

采煤机调高液压系统如图1所示。

1———油箱;2———过滤器;3———电动机;4———液压泵;5———电磁换向阀;6———安全阀;7———调高油缸;8———安全阀;9———液压锁;10———溢流阀
图1采煤机调高液压系统示意
1.2调高液压系统的工作机理
以MG750/1910-WD 型采煤机为例,通过电动机驱动调高系统的齿轮泵,从而形成液压油驱动的动力源,当换向阀未通电时,液压油不经过换向阀而直接流入油箱,此时控制油路的压力为1.8MPa 。

在采煤机摇臂升高或者降低时,意味着换向阀通电开始进行阀芯驱动,由齿轮泵驱动的液压油经过换向阀流入油缸,控制液压油的流量就可达到控制缸体压力的目的,进而实现活塞杆的运移以及采煤机摇臂高度的升高;当采煤机摇臂需要降低时,液压油经过排油腔流入回油池,则压力卸载后摇臂高度
Modeling and Simulation of Elevation-control Hydraulic System Based on Common Solenoid Valve
GUO Zhi-wei
(Xiegou Mine,Shanxi Xishan Jinxing Company,L üliang ,Shanxi ,033602)
Absrtact:Taking the hydraulic system of shearer elevation as the object of study,the working mechanism of the hydraulic system and the selection of each component were systematically analyzed,and then the simulation research was carried out through the numerical simulation software.The simulation results showed that the rocker arm will rise to the specified height in 8s,and the solenoid valve can not control the flow velocity of hydraulic oil steadily in the initial stage of the elevation,which results in the larger piston rod movement rate.It is
believed that the electro-hydraulic control method can be applied in the system.Key words:shearer;hydraulic oil;solenoid valve;elevation
CLC number:TD421.6
Document identification code:
B
郭志伟:基于普通电磁阀的调高液压系统建模与仿真
2019年第2期
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降低。

采煤机的调高液压系统设置有安全阀,避免压力过大而造成系统损害,同时装有液压锁,用于平衡液压油流动回路,避免摇臂突然下降对工作面的安全开采造成影响。

2调高液压系统各个构件的选型研究
调高液压系统的主要组成构件包括换向阀、电磁阀、油缸、电机、齿轮泵以及滤油器。

各个构件的主要型号和功能如下:
(1)换向阀为主要的控制构件,主要负责控制油缸的高度来达到调节摇臂高度的目的,换向阀内
部布置有高压安全阀、低压溢流阀以及单向阀等,以保证系统的稳定工作,换向阀型号为30DLYS。

(2)电磁阀作为换向阀的先导阀,型号为34DFY-H6B-T,主要负责调高液压系统的电气操控。

(3)油缸主要包括活塞杆和缸体两部分,安装在牵引系统靠近煤体的一侧,是摇臂升降的直接动力。

(4)电机型号为YBCB-40G,主要负责驱动齿轮泵工作。

(5)齿轮泵型号为GP3F+GP1R,该泵为双联泵,一个大泵一个小泵,而在摇臂升高过程中主要是其中的大泵驱动液压油流动。

(6)滤油器通过吸油自滤的手段来进行污染物的过滤,从而避免污染物污染整个液压系统。

3调高液压系统的建模
采煤机调高液压系统建模的过程主要分为4个模式。

3.1草图模式
在该模式下可以对不同规格的构件进行选择,在进行仿真分析前需要对各个构件进行合理的模型简化。

比如,采煤机液压缸模型可用标准模型代替,电磁阀用三位四通阀模块、增益模块以及比例模块来实现,如图2、3所示。

3.2子模型
在草图模式下对不同规格的构件进行选择后,需要通过子模型对构件进行定义,不同的液压元件对应不同的子模型。

3.3设置参数
为了实现调高液压系统仿真模型的运算,必须赋予各个液压元件以合适的参数,具体包含:电磁阀模块中设置流量90L/min,电机转速1500r/min,齿轮泵的排量90ml/r。

图2比例模块示意
图3三位四通阀模块示意
3.4运行模式
完成上述流程的设置后需要设定仿真步长和仿真时长,输出的仿真动态特性包括应力、速率以及变形等。

基于调高液压系统的工作机理,通过标准液压元库进行仿真模拟。

4模拟结果分析
对采煤机调高液压系统进行模型建立和参数设定后就可进行仿真模拟,则得到的活塞杆运移情况如图4所示。

图4活塞杆运移仿真结果
示意
2019年第2期
煤炭科技62
设置的仿真时间为10s ,信号为0.5,则得到的活塞杆运移随时间的变化特征为:随着时间的延长,活塞杆呈线性趋势增大,在约8s 的时间处运移停止;这是因为摇臂升高过程中液压油流量在减少,摇臂逐步升高,在8s 时摇臂就会升高到指定高度。

考虑到在现场实践中摇臂油缸会不同程度地受到外界因素的干扰,而外界因素主要为外载荷的作用,建立的仿真模型如图5所示,由此得到的活塞杆运移速率特征如图6所示。

图5调高液压系统仿真模型示意
图6活塞杆运移速率仿真结果示意
从图6可以看出,时间从0增加到0.025s ,活塞杆运移速率增大到0.053m/s ;时间从0.025s 增加到0.06s ,活塞杆运移速率从0.053m/s 减小到了0.042m/s ;而后保持不变。

整体上反应了采煤机摇臂升高过程较为稳定,在调高的起始阶段,电磁阀无法稳定控制液压油的流速,引起活塞杆运移速率较大,总体来讲,采煤机调高液压系统达到稳定的效果还需要改善。

5结语
以采煤机调高液压系统为研究对象,对液压系
统的工作流程和机理进行了系统分析,选择了主要构件的型号,建立了合理的仿真模型,通过数值模拟软件进行了仿真研究,从而得到了其动态特性。

研究结果表明基于电磁阀的采煤机调高液压系统基本是稳定的,可以保证采煤机的正常安全开采,但活塞杆在起始阶段运行并不是特别稳定,电磁阀无法稳定控制液压油的流速,可以考虑将电液控制手段应用在该系统中。

参考文献:
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(收稿日期:2018-01-24
)
作者简介:郭志伟(1983—),男,河北张家口人,2012年毕业于山西大同大学采矿工程专业,山西西山晋兴公司斜沟矿工程师。

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