一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，包括支架骨架

【技术实现步骤摘要】
一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统


[0001]本专利技术涉及一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，属于物理试验

。

技术介绍

[0002]物理试验由于其直观
、
高效
、
可控等优点，是反映支架及其围岩受力状态的最可靠的方法，良好的微型液压支架系统对支架围岩研究方面具有重要的作用
。
现有物理试验中，关于支架围岩控制方面，对支架的研究方法实现了从无到有，从单一替代结构到实体支架支护的转变，在此方面获得丰富的研究成果
。
但现有的支架及控制系统仍然过于简化，不够完善，与工程中实际支架的运动以及受力方式仍有差距
。
所以在物理试验中，一款体积小
、
性能优
、
操作简单方便的实体支架的技术创新至关重要，有利于对工作面整个支架围岩系统的分析
。
研究结果可为支架与围岩耦合相关物理试验单一变量或多变量分析提供帮助
。
其与围岩耦合相关试验数据对现场应用具有重要的参考价值
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，以解决现有支架及控制系统过于简化
、
不够完善
、
与工程中实际支架的运动以及受力方式仍有差距的问题
。
[0004]本专利技术基于支架工作原理并结合相似理论
、
支架围岩耦合相互作用关系，研制了可用于物理试验的微型四柱式放顶煤液压支架的结构及其测控系统
。
[0005]本专利技术提供了一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，包括支架骨架
、
液压控制系统
、
监测系统三部分；所述支架骨架包括支架顶梁 、
掩护梁
、
前
、
后连杆
、
底座
、
护帮板
、
护帮千斤顶
、
立柱；所述液压控制系统包括动力元件
、
执行元件
、
控制元件
、
辅助元件，所述动力元件为油泵，执行元件为液压缸，控制元件包括可用于远程无线控制的发射机与接收机以及各种液压阀：安全阀
、
溢流阀
、
单向阀
、
换向阀
、
球阀，辅助元件包括油箱
、
滤油器
、
冷却器
、
油管及管接头
、
密封圈
、
快换接头
、
测压接头
、
压力表
、
油位计；所述监测系统包括铰接式直线位移传感器
、
压力变送器
、
记录仪；液压控制系统中的油管分别与护帮千斤顶
、
立柱连接，液压控制系统通过油泵提供动力，驱动立柱与护帮千斤顶中的液压缸运动带动支架骨架进行运动，立柱和护帮千斤顶与支架顶梁与底座通过销轴连接，监测系统中的压力变送器与液压控制系统中的油路油管相连，监测油压变化；监测系统中的铰接式直线位移传感器与前立柱同销轴连接，监测支架骨架顶梁位移
。
[0006]其中：所述顶梁与所述底座上下相对设置，并通过立柱支撑并连接；所述掩护梁上部与顶梁尾部铰接，下部与前
、
后连杆相连；所述前
、
后连杆上下分别与掩护梁和底座铰接，共同形成正四连杆机构，实现所述支架的运动趋势，使支架在运动
过程中支架前端按照直线轨迹运行；进一步地，所述立柱的两端分别与顶梁
、
底座通过销轴连接，所述立柱分前后两排，每排设两根立柱，所述立柱对称分布；所述护帮板和护帮千斤顶铰接，所述护帮千斤顶的另一端与顶梁铰接，护帮板以顶梁的铰接轴心做旋转运动
。
所述顶梁与底座上设有用于销钉连接的销孔，且有多组销孔，通过在不同销孔固定销能提供不同的立柱支撑角度；前立柱朝向底座的前端呈倾斜设置，倾斜后的立柱与竖直方向的夹角为8°
~10
°
。
[0007]所述立柱与所述护帮千斤顶的液压缸上腔连接补油路与回油路，下腔连接供油路与泄压油路；所述支架通过所述液压系统控制实现初撑
、
增阻
、
恒阻
、
卸压四个工作阶段；所述支架前端梁运动曲线符合双纽线特征，运动轨迹变化范围为
0.46mm
左右，小于理论上的最优值
。
[0008]所述液压系统对所述液压系统必要的动力元件
、
控制元件
、
辅助元件如油泵
、
溢流阀
、
安全阀
、
管接头阀块
、
换向阀均进行了相应的非标设计改造，液压系统的动力元件采用无刷定量油泵（由无刷马达和油泵组成），通过
2S
或者
3S
锂电池供电，使用
35A
及以上无刷电调驱动；控制元件中的换向阀为三位四通阀，与接收机相连，换向阀的换位功能由伺服电机的运转来实现，发射机可通过无线传输对伺服电机进行控制
。
换向阀的开口大小
、
角度，电机的运转速度均可由发射机进行设置，并可进行远程操控；伺服电机的转动角度可调节，其角度大小可控制通过换向阀的流量，起到了节流阀的作用，可改变液压支架的起降速度
。
[0009]溢流阀与安全阀为设计定制的
RC
模型调压阀，通过在油泵出口接溢流阀，保护电机和油泵，试验过程中，通过观测压力表，施加初撑力至理论值，然后将换向阀调至中位锁油
。
随后由液压缸与换向阀后的安全阀形成的锁油路可实现支架的恒阻支撑
。
[0010]此外，单向阀
、
管接头阀块
、
滤油器等元件也均为设计定制的符合试验要求的功能和尺寸
。
[0011]本专利技术所述液压系统通过设计的油路与非标设计改造的重要元件，可完全满足实现液压支架的初撑
、
增阻
、
恒阻
、
卸压四个工作阶段，满足试验近似真实地还原现场的需求
。
[0012]液压系统的连接关系及控制过程如下：液压油通过过滤器和油泵后分为两路，一路接直动式溢流阀，一路与换向阀进油口接通；换向阀为三位四通型，常态位时液压进油口与回油口相通，连接负载的油口封闭
。
电机运转速率，换向阀的控制均由发射机完成；供油路采用两路并联法，一路接球阀，一路接单向阀
。
其中油路经过球阀后直接与支架立柱油缸进油口相接
。
另一路通过单向阀后分流为两路，一路接压力变送器，压力变送器与记录仪相连，实时传输油压大小；一路接弹簧式安全阀；支架初撑力可由油泵之后的直动式溢流阀调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，其特征在于：包括支架骨架
、
液压控制系统
、
监测系统三部分；所述支架骨架包括支架顶梁
、
掩护梁
、
前连杆
、
后连杆
、
底座
、
护帮板
、
护帮千斤顶
、
立柱；所述液压控制系统包括动力元件
、
执行元件
、
控制元件
、
辅助元件，所述动力元件为油泵，执行元件为液压缸，控制元件包括用于远程无线控制的发射机与接收机
、
各种液压阀，液压阀包括安全阀
、
溢流阀
、
单向阀
、
换向阀
、
球阀，辅助元件包括油箱
、
滤油器
、
冷却器
、
油管及管接头
、
密封圈
、
快换接头
、
测压接头
、
压力表
、
油位计；所述监测系统包括铰接式直线位移传感器
、
压力变送器
、
记录仪；液压控制系统中的油管分别与护帮千斤顶
、
立柱连接，液压控制系统通过油泵提供动力，驱动立柱与护帮千斤顶中的液压缸运动带动支架骨架进行运动，立柱和护帮千斤顶与支架顶梁与底座通过销轴连接，监测系统中的压力变送器与液压控制系统中的油路油管相连，监测油压变化；监测系统中的铰接式直线位移传感器与前立柱同销轴连接，监测支架骨架顶梁位移
。2.
根据权利要求1所述的用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，其特征在于：所述顶梁与所述底座上下相对设置，并通过立柱支撑并连接；所述掩护梁上部与顶梁尾部铰接，下部与前
、
后连杆相连；所述前
、
后连杆上下分别与掩护梁和底座铰接，共同形成正四连杆机构；所述护帮板和护帮千斤顶铰接，所述护帮千斤顶的另一端与顶梁铰接，护帮板以顶梁的铰接轴心做旋转运动
。3.
根据权利要求2所述的用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，其特征在于：所述立柱的两端分别与顶梁
、
底座通过销轴连接，所述立柱分前后两排，每排设两根立柱，所述立柱对称分布；所述顶梁与底座上设有用于销轴连接的销孔，且有多组销孔，通过在不同销孔固定能提供不同的立柱支撑角度；前立柱朝向底座的前端呈倾斜设置，倾斜后的立柱与竖直方向的夹角为8°
~10
°
。4.
根据权利要求1所述的用于物理试验的微型四柱式液压支架系统，其特征在于：液压系统的动力元件采用无刷定量油泵，由无刷马达和油泵组成，通过
2S
或者
3S
锂电池供电，使用
35A
及以上无刷电调驱动；控制元件中的换向阀为三位四通阀，与接收机相连，换向阀的换位功能由伺服电机的运转来实现，发射机通过无线传输对伺服电机进行控制；换向阀的开口大小
、
角度，电机的运转速度由发射机进行设置，并进行远程操控；伺服电机的转动角度可调节，其角度大小控制通过换向阀的流量，起到节流阀的作用，能改变液压支架的起降速度；溢流阀与安全阀为设计定制的
RC...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，王子，皇文博，冯国瑞，郭星辰，文晓泽，张洁，冯文明，米鑫程，于露杨，刘全，张家豪，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：