畢業(yè)設計 液壓支架電液控制系統(tǒng)-電磁先導閥的設計

中文題目：液壓支架電液控制系統(tǒng)——電磁先導閥的設計專題題目：電磁先導閥的設計主要內(nèi)容和要求：第一章介紹國內(nèi)外液壓支架電液控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，介紹了液壓支架電磁閥的發(fā)展現(xiàn)狀，總結課題研究背景，目的意義以及研究的主要內(nèi)容。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第三章對液壓支架電液控制閥整體結構進行設計，并分析其工作原理。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。第五章總結了本論文的研究工作和成果，并對下一步的工作進行展望。指導教師評語：用價值。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5.閥芯零件圖的設計文要求。同意進行答辯和申請工學學士學位。 學院機電與信息工程學院專業(yè)機械工程及自動化班級2006級1班學生姓名吳敏電液閥是液壓支架電液控制系統(tǒng)的重要部件，因此對電液閥的研究與設計具有很重要的實際意義和應用價值；該生在學習、研究和分析了電液閥工作原理和特點之后，進行了電磁閥(電磁先導閥和主閥)的總裝圖的設計、電磁先導閥裝配圖的設計、電磁先導閥閥芯組件圖的設計、電磁先導閥電磁鐵和復位彈簧設計以及相關零件的設計，并用計算機繪制了裝配圖和零件圖。該設計理論分析和計算完整，結構設計合理，電磁鐵設計正確，彈簧設計符合規(guī)范，主要設計的相關圖紙齊備；設計具有理論與實際結合的突出特點；設計本身應用所學專業(yè)基礎課知識廣泛，符合煤炭機械類本科畢業(yè)設計要求。該生具有較強的獨立工作能力，很好地完成了設計任務書中提出的主要內(nèi)容和要求，同意進行答辯和申請工學學士學位。 畢業(yè)設計(論文)答辯及綜合成績學題目：液壓支架電液控制系統(tǒng)專題題目：電磁先導閥的設計正確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤回答不清1.電磁先導閥設計中為什么將控制口油路改為直路?2.在設計過程中，電磁先導閥中電磁鐵及復位彈簧的設計結構如何滿足整個閥體的要求?√3.現(xiàn)有的德國MARCO閥中，控制口斜油道如何加工的?4.對于論文中分析的電液控制系統(tǒng)在國內(nèi)發(fā)展緩慢的原因及建議部分，這次設計解決了什么問題?5.如何理解電液控制系統(tǒng)在煤礦開采過程中提高安全、降低成本的問題?按期圓滿完成任務書規(guī)定的任務，能較好地運用所學理論和專業(yè)知識，有一定的獨立工作能力，設計建議成績：88隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，液壓支架電液控制技術也得到了很大的發(fā)展。然而，這項技術在我國的發(fā)展卻相對緩慢，國內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)目前主要從國外引進，進口電液控制系統(tǒng)價格昂貴，維護維修成本高，導致液壓支架成本的急劇增加。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。本課題主要內(nèi)容是對控制閥中的電磁先導閥進行設計創(chuàng)新，根據(jù)課題的內(nèi)容和特點，本論文分五個章節(jié)來闡第一章介紹國內(nèi)外液壓支架電液控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，介紹了液壓支架電磁閥的發(fā)展現(xiàn)狀，總結課題研究背景，目的意義以及研究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)第三章對液壓支架電液控制閥整體結構進行設計，并分析其工作原斜油道為直油道，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)第五章總結了本論文的研究工作和成果，并對下一步的工作進行展關鍵詞：液壓支架；電液控制；電磁先導閥equipment.Andthecoretechnologiesofelectrresearchpoints,thethesisisdividedtofivepartstointroducetherelativedevelopmentofhydraulicsupportelectromagneticvalveisintroduced.Andcharacteristicsofthecompositionareintroduced.AnalyzethereasonswhyInthechapterthree,designthewholestructureofPSV.Andgetanalysisoffelectromagneticprecursorvalve.Inthechapterfive,someconclusionsaboutthI 1.1液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展概況 3- 4- 4- 2液壓支架電液控制系統(tǒng) 2.1液壓支架電液控制系統(tǒng)的特點 2.2液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成 2.3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 2.4對我國發(fā)展支架電液控制技術的建議 2.5本章小結 3液壓支架電液控制閥 3.2電液控制閥的結構設計 3.3電液控制閥的工作原理 3.4本章小結 20- 21- 4.1.2電磁先導閥的結構設計 4.2電磁先導閥的設計及相關計算 25-4.2.1電磁先導閥電磁鐵的選擇 25-4.2.2電磁先導閥電磁鐵的相關參數(shù)設計計算 25-4.2.3電磁先導閥復位彈簧的相關參數(shù)設計計算 4.3本章小結 36-5總結和展望 37-5.2展望 37- 39-I本科生畢業(yè)設計(論文)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煤礦制造了兩按鈕式微處理機控制的液壓支架，于1984年投產(chǎn)。英國原伽立克公司1983年3月研制出heath”投入試驗。1985年底英國原道梯公司又研制出第二代全工作面集司與西門子公司于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支架電制系統(tǒng)，1990年又研制出更為先進的PM3支架電液控制系統(tǒng)，技術上已相當可靠，在全世界廣泛推廣應用。90年代后期威斯特伐利亞公司甩掉除此之外，日本三井三池株式會社、英國原米柯公司、德國原赫姆夏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使用原英國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92.17%。目前，國外液壓支架電液控制技術已發(fā)展到相當成熟的階段，發(fā)展量使用。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公司瑪珂公司的銷售范圍包括：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Ｄ壳?，大概?0%的中國自動化程度較高的礦我國自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行了井下工業(yè)性試驗，并于1992年4月通過初步鑒定，型支架電液控制系統(tǒng)(20架),于1992年12月至1995年5月在井下進行工業(yè)性試驗，但從此即被撂置一邊。鄭州煤機廠1991年5月研制出DYZK2I型支架電液控制系統(tǒng)，于1992年5月在大同四臺礦完成20架井下工業(yè)性試驗，在I型的基礎上又經(jīng)過多次改進，于1993年9月開發(fā)出DYZK2Ⅱ型支架電液控制系統(tǒng)，述兩廠支架電液控制系統(tǒng)科研項目投入的經(jīng)費近300萬元。煤科總院太原分院研制的YLT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。國家和協(xié)作單位先后為該項目投入科研經(jīng)費達500多萬元。90年代末，煤炭科學研究總院天地科技股份有限公司與德國瑪珂公司液控制系統(tǒng)。航天科技經(jīng)過不到2年的時間研制出了控制器，已經(jīng)做出了液控制系統(tǒng)，我國出現(xiàn)了多個研發(fā)團隊研制液壓支架電液控制系統(tǒng)。2008年1月平頂山煤礦機械有限責任公司和中國礦業(yè)大學聯(lián)合研制的液壓支架本科生畢業(yè)設計(論文)產(chǎn)。此外還有鄭州煤礦機械集團和某高校合作研發(fā)，目前已在做地面試驗。其他科研機構也在努力研發(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口。我國研制的支架電液控制系統(tǒng)結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階段。系統(tǒng)中主控制臺技術還不是很成熟，支架與采煤機聯(lián)動的全工作面自動控制系統(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會逐漸趨于成熟并推廣使用。1.1.3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；井下計算機和地面計算機形成網(wǎng)絡，通過總線傳輸數(shù)據(jù)，進行遠程控制，實現(xiàn)工作面無人操作或少人操作；控制器和先導閥功耗將向更低方向發(fā)展，使系統(tǒng)整體結構簡單化。預計在未來的2～5年，國產(chǎn)控制器將開始逐步取代進口控制器，同時國產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)將在國內(nèi)煤礦企業(yè)獲得應用，使生產(chǎn)效率大幅度提高，自動化生產(chǎn)的水平將會上一個新的臺階。1.1.4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。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號有效地轉換為液壓信號，以控制支架液壓缸的動作，其性能及可靠性直接影響整個系統(tǒng)的性能和可靠性。及許多專家學者都致力于電磁閥組的研究和開發(fā)上。他們從電磁閥組的結本科生畢業(yè)設計(論文)模擬研究。特別是德國一些公司相繼研制出一批高性能、高可靠度的電磁閥組。在長期的研究中，這些國家積累了大量的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗。在國內(nèi)，對液壓支架的研究起步相對國外要晚，而對其中的電磁閥組的研究則要更晚一些。這些研究主要是在煤炭科學研究總院各個專業(yè)研究所、骨干的支架制造廠及其一些液壓件廠中有見到。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)的確定和結構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—1型礦用電磁先導閥可靠性進行了研究分析；吳國強等人對液隨著計算機技術的飛速發(fā)展以及數(shù)值計算技術研究的不斷深入，使得可能。1993年底歐共體撤消了CFD軟件對中國出口的禁令，商業(yè)CFD軟件國內(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1.2本課題的研究背景及意義我國煤炭資源豐富，煤炭資源分布面積約60多萬平方公里，占國土面積的6%。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5.57萬億中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2004.2020)》(草案)指出“要大力調(diào)整優(yōu)化能源結鑒于我國“多煤、貧油、少氣(天然氣)”的特點，在今后相當長間內(nèi)，能源結構仍然以煤炭為主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右，在我國能源結構上占主要地位，有舉足輕重的作用。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檔普采工作面。這樣，中國大型煤礦采掘機械化程度將達到95%,中型煤礦的機械化程度將達到80%以上；大型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率將達到20%,國際先進水平裝備率將達到6%;中型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率將達到10%;小型煤礦機械化、半機械化程度將達30%以上。據(jù)此分析，隨著本科生畢業(yè)設計(論文)液控制技術在煤礦開采中的推廣。因而，為了實現(xiàn)國家提出在“十一五”期間的目標，必須加大液壓支架電液控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化力度，降低液壓支應用計算機技術與電磁液壓閥組，組成煤礦井下液壓支架電液控制系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的液壓支架手動操縱液壓閥控制，使液壓支架的操作靈活、快捷。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、全自動化生電液控制系統(tǒng)的發(fā)展是與控制策略的最新發(fā)展密切相關的。由于電液控制系統(tǒng)往往是復雜的非線性系統(tǒng)，嚴格意義上講還是時變的。為了獲得高精度、高響應、高可靠性以及好的魯棒性，必須有與之相適應的控制策略。多年來，從傳統(tǒng)的PID控制、自適應控制，到變結構控制、魯捧控制、智能控制，諸多新穎的控制手段得到了不斷發(fā)展和完善，為電液控制系統(tǒng)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構；對電磁先導閥內(nèi)部的電磁鐵及復位彈簧，根據(jù)工通過對液壓支架電液控制系統(tǒng)電液先導閥的設計，了解其相關原理和制作工藝及優(yōu)缺點，為我國的電液控制技術的發(fā)展做出微薄的貢獻。1.4本章小結(1)介紹了國內(nèi)外支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展情況及對電液控制技術(2)介紹了課題研究的背景及意義。(3)介紹了本論文的主要工作。本科生畢業(yè)設計(論文)2液壓支架電液控制系統(tǒng)液壓支架電液控制系統(tǒng)是微電子計算機和液壓控制技術相結合的產(chǎn)物，是機電一體化的高科技產(chǎn)品它是綜采工作面實現(xiàn)自動化的基礎，它和手動控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點。向選擇最佳的位置，避免了操作人員的傷亡事故，同時也降低了粉塵對身體的危害。(2)大幅度提高了支架的推移速度，目前國內(nèi)液壓支架普遍采用手動控制，其推移速度除受系統(tǒng)流量和液壓元件過流能力的限制外，工人在架間的移動速度也對其有直接的影響，這種影響在薄煤層中顯得尤為突出。(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。(4)采用電液控制系統(tǒng)，在移架過程中，易于實現(xiàn)帶壓移架，減少了工作面頂板對液壓支架產(chǎn)生頻繁的沖擊載荷，保護頂板圍巖的穩(wěn)定，延長液壓支架的使用壽命。(5)移架步距準確，切頂線整齊，改善了支護效果，并且使刮板輸送機和整個工作面直線性好，采煤機截深準確，改善了刮板輸送機和采煤機的工況，另外多架同時推溜，使刮板輸送機緩慢彎曲，避免溜槽連接處產(chǎn)生過大的應力。(6)靈活選擇多種控制方式，對各種困難的地質條件和局部特殊地質本科生畢業(yè)設計(論文)(7)減少支護滯后時間，避免了頂板局部破碎。(8)電液控制系統(tǒng)可與采煤機和刮板輸送機的自動控制系統(tǒng)配合聯(lián)動，實現(xiàn)全自動化綜采工作面支架與采煤機的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)脚芸刂葡溟y組支架控制箱支架控制箱正力傳感器位移傳感器支架電液控制系統(tǒng)組成如圖3.1所示。它主要由電源、主控制臺、支架控制箱、液電信號轉換元件(壓力、位移傳感器等)、電液控制閥組、液壓系統(tǒng)等組成。下面介紹三種常見的控制系統(tǒng)：A.雙向鄰架控制系統(tǒng)。綜采工作面每一支架都配有架控箱，操作者本科生畢業(yè)設計(論文)通過支架架控箱選擇鄰架控制方式，然后根據(jù)指令發(fā)出相應控制命令，即給出電信號，使鄰架上對應的電磁鐵或微電機動作，讓電信號轉化為液壓信號，控制主控閥開啟，向支架液壓缸供液，實現(xiàn)鄰架支架相應的動作。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B.雙向成組控制系統(tǒng)。將工作面的支架編為若干組，在本組內(nèi)首架上由操作人員按動架控箱的啟動鍵，發(fā)出一個指令，鄰架就按預定程序動作，移架完成后自動發(fā)出控制信號給下一架控箱，下一架開始動作。依此類推，實現(xiàn)組內(nèi)支架的自動控制。C.全工作面自動控制系統(tǒng)。功能完善的電液控制系統(tǒng)設有主控制臺、紅外線裝置，能實現(xiàn)支架與采煤機聯(lián)動的全工作面自動化控制，其原理為B每一支架上的架控箱均與主控制臺聯(lián)網(wǎng)，當支架紅外線接受裝置收到采煤機紅外線發(fā)射器發(fā)出的位置信號后，反饋給主控制臺，主控制臺根據(jù)反饋信號發(fā)出指令，使相應的支架動作。2.3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(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(2)實現(xiàn)支架的降柱2移架2升柱雙向鄰架擦頂程序控制。(3)實現(xiàn)全工作面雙向順序控制。(4)實現(xiàn)全工作面雙向順序成組控制。(5)故障時在任一架上使整個系統(tǒng)停止工作。(6)實現(xiàn)程序控制時各動作由相應傳感器反饋信號控制，傳感器不工作時，各動作由時間控制。(7)成組控制時每組架數(shù)可以按需要調(diào)整，一般最多15架，最少1(8)順序或成組控制時，已移架立柱初撐力需達到25MPa時方可降下架立柱。(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。(10)擦頂移架時，立柱下腔壓力可以調(diào)整。(11)實現(xiàn)移架和推輸送機的一次到位或多次到位定量推移，可通過推移千斤頂?shù)男谐叹幊潭鴮崿F(xiàn)采煤機斜切進刀。(12)實現(xiàn)支架與采煤機聯(lián)動的全工作面自動控制。(13)電控程序可根據(jù)工作面實際需要而隨時進行調(diào)整。(14)有查詢、顯示支架主要參數(shù)和信息傳輸?shù)墓δ堋?15)完成一架的降、移、升總時間<8s。(16)各架上有故障報警信號、緊急停止按鈕、動作顯示信號和充分、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：1、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2、國內(nèi)設計手段還主要靠經(jīng)驗設計，對現(xiàn)代設計手段利用很少，而電磁先導閥、大流量主閥等，對性能要求相對較高，且實驗存在一定難度，這就使得利用現(xiàn)代設計手段對電磁閥進行特性預測顯得尤為重要，而國外3、國內(nèi)管理水平較低，成批生產(chǎn)產(chǎn)品保證不了加工質量，達不到樣機的指標，因此工作面使用故障多，發(fā)揮不了應有的作用。4、攻關組織不得力，力量和資金投入分散，低水平重復。5、煤礦經(jīng)濟困難，機械化發(fā)展資金短缺，缺少市場刺激。我國液壓支架電液控制系統(tǒng)的攻關難點：德國、美國、波蘭等國家的液壓支架電液控制技術已經(jīng)相當成熟，我國無論從理論上還是從當前技術水準上來說，開發(fā)電液控制系統(tǒng)是完全可行的。從我國研發(fā)電液控制系統(tǒng)的歷程來看，幾家科研單位研發(fā)的控制系統(tǒng)在地面試驗可以正常工作，在井下試驗卻不正常，主要原因是煤礦井下環(huán)境惡劣國產(chǎn)控制器的抗干擾能力差，可靠性不夠高。此外，國產(chǎn)的電液控制閥在性能上與國外相比也存在較大差距，主要表現(xiàn)在使用壽命、可靠性和制造精度上。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2.4對我國發(fā)展支架電液控制技術的建議電磁閥組是實現(xiàn)液壓支架電液控制的關鍵元件，電磁閥的性能好壞決定了電液控制系統(tǒng)的能否正常動作。然而，國內(nèi)對于電磁閥組的研究僅限于其流場研究，缺少對整個液壓支架電磁閥組系統(tǒng)全面的特性研究。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。由于液壓支架采用乳化液作為工作介質，它是由95%的水與5%的乳化油配成，其物理特性接近于水，電磁閥更容易產(chǎn)生氣穴、銹蝕等問題，因而，液壓本科生畢業(yè)設計(論文)無法理解國外的產(chǎn)品的設計原理，參數(shù)選取的機理。所謂只能知知其所以然。若對國外產(chǎn)品進行試驗研究，雖然可以試驗方法費用昂貴，而且只能表征初始狀態(tài)和最終狀態(tài)，中間過程無法得知，因而也無法幫助研究人員了解問題的實質。然而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開發(fā)支架電液控制系統(tǒng)需要較大的資金投入靠個別企業(yè)自己投入是十分困難的，應當納入國家煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，作為一項國民經(jīng)濟重大高新技術發(fā)展項目，由國家提供資金支持，由煤炭科學研究總院統(tǒng)籌組織，集中各方面的優(yōu)勢，以北京為中心，成立研究中心，并且要與有(1)針對電磁兼容技術，作深入的分析研究，提高系統(tǒng)的可靠性。(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。系統(tǒng)的性能、操作、使用要求有很好的把握，而且需要大量的人力物力加(4)關注科學動態(tài)，采用先進的技術和器件，避免走彎路，做重復性低水平工作。與完善系統(tǒng)的性能。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。從各個角度與方面，提高系統(tǒng)可靠性。2.5本章小結(1)介紹了電液控制系統(tǒng)的特點，原理和關鍵技術。(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。本科生畢業(yè)設計(論文)3液壓支架電液控制閥電液控制閥動作頻繁，對工作可靠性和操作壽命要求很高。目前，國外先進電液控制閥的壽命試驗次數(shù)已超過200萬次。本課題的控制閥是先導式二位三通的電磁換向閥.它吸收了國外先進結構的特點并結合我國國情而研制的一種新型礦用液壓支架電磁閥，它由電磁先導閥及主閥組成，按一定的程序通過控制各個液壓干斤頂，實現(xiàn)液壓支架的備順動作。為滿足裝置的工作需要，電磁先導閥需要能夠在通電時保持開啟，在中央控制器按照內(nèi)儲的支架動作程序發(fā)出指令后，電磁先導閥動作，通過控制液壓油來控制主閥。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，結構優(yōu)化的目的。本課題的電液控制閥總體是由電磁先導閥和與其相通的主閥所組成，結構總體設計如圖3.1所示：本科生畢業(yè)設計(論文)7上7上圖3.1控制閥結構圖1——主閥；2——先導閥；3——先導閥閥芯；4——主閥閥芯；5——電磁鐵其中主閥閥芯是液控二位三通換向閥，經(jīng)由控制壓力控制，用于煤礦液壓支架的控制，本課題的主閥由閥芯套，差動套，閥芯，閥座，復位彈簧等組成。其具體結構如圖3.2所示：E圖3.2主閥閥芯結構圖1——進液套；2——復位彈簧；3——內(nèi)閥芯；4——閥座；5——插動套；6——閥芯套其中主閥及先導閥的油路結構，位置關系如圖3.3所示：圖3.3控制閥剖視圖0口為回油口，T口為控制口，先導閥通過控制T口來控制主閥的開啟與閉合，P口為進油口。本設計就是將圖中的T口改為直路。根據(jù)設計圖紙加工及裝配時主要注意以下幾2加工的螺紋表面不允許有黑皮、磕碰、亂扣和毛刺等缺陷；本科生畢業(yè)設計(論文)3裝配前應對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關精度進行復查；4進入裝配的零件及部件(包括外購件、外協(xié)件),均必須具有檢驗部門的合格證方能進行裝配；5裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕；6各密封件裝配前必須浸透油；7裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中；8銳角倒鈍。3.3電液控制閥的工作原理電液自動控制系統(tǒng)的工作原理如圖3.4所示。0分別為進油口，回油口。它由電氣和液壓兩部分組成。由支架的中央控制器自動監(jiān)控，微型計算機按照內(nèi)儲的支架動作程序發(fā)出指令后，先導閥動作，液壓信號驅動右邊的主閥動作，使立柱和千斤頂按照一定的順序動作。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)淖笥覂汕恍纬蓧翰睿Ы镯敱阍谝簤河偷耐苿酉孪蛴疫\動。同樣，當電磁先導閥b通電開啟而電磁先導閥a關閉時，先導閥b的控制口打開，此時先導閥b的進液口與控制口相連，液壓油經(jīng)過控制口進入主閥d,通過油壓作用開啟主閥d,主閥的控制口打開，油液經(jīng)過油路進入推移千斤頂e的右腔，而此時先導閥a是關閉的進油口直接與回油口相連通，主閥c關閉，液壓油無法進入推移千斤頂?shù)淖笄唬凰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左運動。3.4本章小結本章著重介紹了電液控制閥的設計原理，結構設計及工作原理。并介紹了控制閥中主閥的結構設計和在按照設計圖紙加工裝配過程中，應該注本科生畢業(yè)設計(論文)4.1電磁先導閥的相關設計4.1.1電磁先導閥的設計原理在液壓支架電液控制系統(tǒng)中，電磁先導閥是關鍵的元件之一，它由本安型電磁鐵作為電機械轉換元件，驅動先導閥工作。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號有效地轉換為液壓信號，以控制主閥動作。為滿足裝置的工作需要，電磁先導閥需要能夠在通電時保持開啟，在中央控制器按照內(nèi)儲的支架動作程序發(fā)出指令后，電磁先導閥動作，以達到控制主閥的目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，線圈影響電磁閥復位動態(tài)特性，同時可能造成電路斷路火花。能量足夠大的斷路電火花可能點燃爆炸性氣伴程和物，引起爆炸。為了保證電磁鐵的隔爆性能要求，在線圈繞完后，整體用黑色聚丙烯加熱包裹同化，隔絕電火花與可燃性氣體的接觸。同時，對安裝在先導閥殼體內(nèi)的電路板的感性元什4.1.2電磁先導閥的結構設計本課題的先導閥總體結構設計如圖4.1所示本科生畢業(yè)設計(論文)圖4.1電磁先導閥結構1——先導閥閥芯；2——電磁鐵其中先導閥的本體由球閥，球閥座，頂針，頂桿，頂桿套，復位彈簧等組成。其具體結構如圖4.2所示F26254圖4.2先導閥閥芯的結構圖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)P圖4.3先導閥原理圖圖4.3所示為電液控制閥先導閥的結構圖。圖中P為進油口，向先導先導閥在不工作時，球閥1在彈簧力和下端液壓力共同作用下處于關閉狀態(tài)，球閥2常開；當電磁鐵得電時產(chǎn)生電磁推力F,經(jīng)由頂桿6推動小球2向下運動，關閉球閥2,同時，頂針5把球閥1頂開，高壓油進入A腔，然后經(jīng)由球閥1流入B腔，通過液壓對主閥進行控制打開主閥；當電磁力F撤去時，球閥2在液壓力的推動下重新打開，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動，關閉球閥1,同時關閉主閥。本科生畢業(yè)設計(論文)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。4.2電磁先導閥的設計及相關計算4.2.1電磁先導閥電磁鐵的選擇電磁鐵是一種通電以后對鐵磁物質產(chǎn)生吸力，把電磁能轉化為機械能的電器。電磁體的形式很多，但他們的基本組成部分和工作原理卻是相同的。電磁鐵的機構并不十分復雜。一般有線圈、鐵芯和銜鐵三個部分組成。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。其中拍和式電磁鐵的行程最短，螺管式的最長，E型電磁鐵介于拍和式本設計采用的是直流拍合式電鐵，因為在直流電路中，線圈的形狀比較瘦長，而且磁路中只有一個很小的氣隙，且直流電磁鐵的電流恒定，吸力穩(wěn)定，壽命較長，噪音也小。4.2.2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P=31.MP;P=31.MP;球閥承壓面直徑閥芯開啟時球閥承上下壓力差：本科生畢業(yè)設計(論文)查圖5.4的曲線可得氣隙磁感應強度B。=5000高斯，利用公式：S,-極靴表面積(厘米2)d,-極靴直徑(厘米)決定極靴直徑為：工作氣陳避感應強度(高斯)工作氣陳避感應強度(高斯)小GS102粘構因數(shù)Bp圖4.4選取工作氣隙磁感應強度的曲線第二步：決定鐵芯直徑。一般電磁鐵導磁體中的磁感應強度Bc,約為12000-14000高斯之間。小的值適用于普通剛，由于該設計中鐵芯材料采用低碳鋼，所以取Bc=12000高斯，電磁鐵的漏磁系數(shù)取σ=1.3。鐵芯的截面積S可有下面公式?jīng)Q定為：鐵芯直徑為：第三步：決定線圈磁勢IW。式中Ho=1.25×10?亨/厘米W—線圈匝數(shù)(匝)IW—磁勢(安匝)電磁鐵在實際應用時，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，上式所計算得到的安匝數(shù)應該是指電壓降低至0.85U時的磁勢，用(IW)表示。顯然，電源電壓為額定值時的磁勢為：但是，計算溫升時，則應該是以電源電壓額定值的1.05~1.1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。相應于此時的磁勢，用(IW),表示。本科生畢業(yè)設計(論文)第四步：決定線圈尺寸。導線材料準備用牌號Q漆包線，最高允許溫升θ=65℃,由表4-1選取線圈高度之比值β=6電磁鐵型式直流電磁鐵交流電磁鐵拍合式帶極靴2不帶極靴帶極靴2不帶極靴盤式裝甲螺管式根據(jù)需要設定：線圈的厚度線圈的長度本科生畢業(yè)設計(論文)D=d+b=1.5+0.5=2.0厘米=0.02米取其鄰近的直徑值為d=0.2毫米。則帶琺瑯絕緣后的直徑d為0.22毫根據(jù)此電磁鐵工作制為：反復短時工作制電磁鐵，所以取電流密度j=7安/毫米2本科生畢業(yè)設計(論文)根據(jù)公式：本科生畢業(yè)設計(論文)電壓為額定值時線圈的電流為可知電流符合本安要求。電磁鐵的吸力為最終的計算結果匯總：3.1公斤線圈的厚度b=5毫米線圈的長度l=30毫米導線的直徑d=0.2毫米包絕緣漆后的直徑為d=0.22毫米極靴的直徑d,=2.0厘米鐵芯的直徑d.=1.5厘米4.2.3電磁先導閥復位彈簧的相關參數(shù)設計