【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液压，具体的是一种基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统及方法。
技术介绍
1、液压支架作为综采工作面的重要支护设备，其电液控制元件与系统的智能化，对工作面的高效率、安全生产具有重要意义。液压支架的控制阀如换向阀和卸荷阀均为开关式元件，开关式阀无法实现连续性控制，在启闭瞬间，会对液压支架控制系统带来巨大的液压冲击，这种液压冲击会造成设备和管路振动，产生噪声，破坏密封。此外，开关式换向阀不太实现液压支架的运动的比例控制，导致综采工作面直线度无法保证，以及无法精确控制立柱千斤顶的收缩量，当工作面顶板破碎或来压时，必须带压拉架。
2、此外，液压支架的执行机构众多，包括立柱千斤顶、推移千斤顶、护帮千斤顶、抬低千斤顶和掩护梁千斤顶等，液压支架实时需液量变化较大。虽然液压支架的乳化液泵站采用变频控制，但是由于变频泵惯量大、响应慢，不能快速调整乳化液泵的输液量，实现和支架执行机构的需液量相匹配。当乳化液泵的输出流量远大于支架执行机构的需液量时，卸荷阀反复加载卸荷，系统压力波动剧烈；当乳化液泵的输出流量小于支架执行机构的需液量时，系统压力降落严重，降低支架动作速度，容易引发安全事故。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足之处，提供基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统及方法，针对支架换向阀和卸荷阀无法实现连续性比例控制的问题，提出具有独立先导供液回路的高频响比例流量阀和单喷嘴挡板阀作驱动的高压大流量比例卸荷阀；在立柱千斤顶和推移千斤顶的进出口分别增加一个比例流
2、为实现上述技术目的，本专利技术提供一种基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于，包括高压大流量的乳化液供液系统、电液换向阀组、立柱千斤顶i、立柱千斤顶ii和推移千斤顶；电液换向阀组包括电液换向阀a和电液换向阀b；
3、在乳化液供液系统的基础上增加一路低压小流量的乳化油系统，所述乳化油系统包括相互连接的乳化油泵、小功率电机和溢流阀；
4、在立柱千斤顶i和立柱千斤顶ii的有杆腔进出液口并联设置比例流量阀ii和单向阀i，在立柱千斤顶i和立柱千斤顶ii的无杆腔进出液口并联设置比例流量阀iii和单向阀ii，所述比例流量阀ii和单向阀i、比例流量阀iii和单向阀ii的另外一端均通过管路与电液换向阀a连接；在推移千斤顶的有杆腔进出液口并联设置比例流量阀iv和单向阀iii，在推移千斤顶的无杆腔进出液口并联设置比例流量阀v和单向阀iv，所述比例流量阀iv和单向阀iii、比例流量阀v和单向阀iv的另外一端均通过管路与电液换向阀b连接；
5、在乳化液泵i的出口旁路设置比例流量阀i；
6、所述比例流量阀i、比例流量阀ii、比例流量阀iii、比例流量阀iv和比例流量阀v均为双供液流量阀，其主阀控制乳化液系统的流量，乳化油系统为先导阀供液，进而主阀的运动。
7、进一步，比例流量阀i、比例流量阀ii、比例流量阀iii、比例流量阀iv、比例流量阀v的结构相同，均包括对称缸式主阀和作为先导阀的三位四通伺服滑阀。
8、进一步，对称缸式主阀包括流量阀主阀套，流量阀主阀套上开有与三位四通伺服滑阀导通的先导阀进油口，流量阀主阀套中设有上下设置的通孔，通孔内设有流量阀主阀芯，流量阀主阀芯的顶部设有流量阀主阀传感器，流量阀主阀套的通孔底部设有流量阀主阀进液口和流量阀主阀出液口，流量阀主阀芯包括上下两段导通活塞结构，流量阀主阀芯的上导通活塞结构将通孔从上到下依次分为流量阀主阀上腔、流量阀主阀控制上腔和流量阀主阀控制下腔，三位四通伺服滑阀分别通过流道与流量阀主阀控制上腔和流量阀主阀控制下腔连接，从而控制流量阀主阀芯移动。
9、进一步，低压小流量的乳化油经比例流量阀的先导阀进油口进入三位四通伺服滑阀，乳化油再从三位四通伺服滑阀通过驱动流量阀主阀芯运动，高压大流量的乳化液经流量阀主阀进液口、流量阀主阀出液口推动液压支架油缸运动或者旁路控制乳化液泵的输出流量，三位四通伺服滑阀排出的乳化油经流量阀先导出油口流回乳化油箱。
10、进一步，所述比例流量阀的主阀套的材质为铝青铜，流量阀的主阀芯采用ph马氏体不锈钢。
11、进一步，比例流量阀ii的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器i和阀后压力传感器i；比例流量阀iii的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器ii和阀后压力传感器ii；比例流量阀iii的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器iii和阀后压力传感器iii；比例流量阀v的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器iv和阀后压力传感器iv。
12、一种使基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统的控制方法，支架运动比例控制方法如下：
13、首先，根据采煤工艺的要求，提出推移千斤顶或立柱千斤顶期望运动速度曲线，并根据各油缸的尺寸计算运动所需要的流量；
14、分别利用阀前压力传感器i、阀前压力传感器ii、阀前压力传感器iii、阀前压力传感器iv和阀后压力传感器i、阀后压力传感器ii、阀后压力传感器iii、阀后压力传感器iv测量比例流量阀ii、比例流量阀iii、比例流量阀iv、比例流量阀v的主阀进出口压力；
15、根据主阀阀口开度、压差和输出流量公式，计算得出比例流量阀ii、比例流量阀iii、比例流量阀iv、比例流量阀v的流量阀主阀芯开度的大小；
16、根据流量阀主阀芯开度的要求，控制三位四通伺服滑阀运动，使乳化油从先导阀进油口经三位四通伺服滑阀进入主阀控制下腔，主阀控制上腔的乳化油经三位四通伺服滑阀流回流量阀先导出油口流回乳化油箱，比例流量阀的主阀芯在主阀控制上下腔压差的作用下上移，主阀芯下部脱离阀套从而开启；
17、根据油缸的速度曲线判断，当比例流量阀ii、比例流量阀iii、比例流量阀iv、比例流量阀v的开度需要减小时，三位四通伺服滑阀运动，使乳化油从先导阀进油口经三位四通伺服滑阀进入主阀控制上腔，主阀控制下腔的乳化油经三位四通伺服滑阀流回流量阀先导出油口流回乳化油箱，比例流量阀的主阀芯在主阀控制上下腔压差的作用下下移，主阀芯开度减小；
18、流量阀主阀传感器实时测量主阀芯的位移，发送给控制器，并和通过计算得到的期望主阀位移比较，闭环控制主阀芯位移。
19、进一步，乳化液泵站的流量控制方法如下：
20、控制器根据当前液压支架的动作实时计算油缸所需要的流量，根据流量需求确定乳化液泵的工作数量，利用比例流量阀i调整乳化液泵i的输出流量；
21、具体的：当支架需液量少时，仅开启乳化液泵i，乳化液泵i的大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于，包括高压大流量的乳化液供液系统、电液换向阀组(11)、立柱千斤顶I(15-1)、立柱千斤顶II(15-2)和推移千斤顶(16)；电液换向阀组(11)包括电液换向阀a和电液换向阀b；
2.根据权利要求1所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：比例流量阀I(10-1)、比例流量阀II(10-2)、比例流量阀III(10-3)、比例流量阀IV(10-4)、比例流量阀V(10-5)的结构相同，均包括对称缸式主阀和作为先导阀的三位四通伺服滑阀(10-108)。
3.根据权利要求2所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：对称缸式主阀包括流量阀主阀套(10-103)，流量阀主阀套(10-103)上开有与三位四通伺服滑阀(10-108)导通的先导阀进油口(10-104)，流量阀主阀套(10-103)中设有上下设置的通孔，通孔内设有流量阀主阀芯(10-105)，流量阀主阀芯(10-105)的顶部设有流量阀主阀传感器(10-106)，流量阀主阀套(10-103)的
4.根据权利要求3所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：低压小流量的乳化油经比例流量阀的先导阀进油口(10-104)进入三位四通伺服滑阀(10-108)，乳化油再从三位四通伺服滑阀(10-108)通过驱动流量阀主阀芯(10-105)运动，高压大流量的乳化液经流量阀主阀进液口(10-101)、流量阀主阀出液口(10-102)推动液压支架油缸运动或者旁路控制乳化液泵的输出流量，三位四通伺服滑阀(10-108)排出的乳化油经流量阀先导出油口(10-111)流回乳化油箱。
5.根据权利要求4所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：所述比例流量阀的主阀套(10-103)的材质为铝青铜，流量阀的主阀芯(10-105)采用17-4Ph马氏体不锈钢。
6.根据权利要求4所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：比例流量阀II(10-2)的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器I(12-1)和阀后压力传感器I(14-1)；比例流量阀III(10-3)的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器II(12-2)和阀后压力传感器II(14-2)；比例流量阀III(10-4)的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器III(12-3)和阀后压力传感器III(14-3)；比例流量阀V(10-5)的主阀进出液口分别安装有阀前压力传感器IV(12-4)和阀后压力传感器IV(14-4)。
7.一种使用权利要求1-6中任一一条权利要求所述基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统的控制方法，其特征在于，支架运动比例控制方法如下：
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，乳化液泵站的流量控制方法如下：
9.一种权利要求1所述基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统的使用的比例卸荷阀，其特征在于：所述比例卸荷阀(9)为双供液阀，用以替换高压大流量乳化液泵站上使用的电磁卸荷阀；比例卸荷阀(9)主阀比例控制乳化液系统的压力，乳化油系统为比例卸荷阀(9)的先导阀提供乳化油，进而控制主阀芯的运动；
10.根据权利要求9所述的比例卸荷阀，其特征在于，所述比例卸荷阀(9)的工作方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于，包括高压大流量的乳化液供液系统、电液换向阀组(11)、立柱千斤顶i(15-1)、立柱千斤顶ii(15-2)和推移千斤顶(16)；电液换向阀组(11)包括电液换向阀a和电液换向阀b；
2.根据权利要求1所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：比例流量阀i(10-1)、比例流量阀ii(10-2)、比例流量阀iii(10-3)、比例流量阀iv(10-4)、比例流量阀v(10-5)的结构相同，均包括对称缸式主阀和作为先导阀的三位四通伺服滑阀(10-108)。
3.根据权利要求2所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：对称缸式主阀包括流量阀主阀套(10-103)，流量阀主阀套(10-103)上开有与三位四通伺服滑阀(10-108)导通的先导阀进油口(10-104)，流量阀主阀套(10-103)中设有上下设置的通孔，通孔内设有流量阀主阀芯(10-105)，流量阀主阀芯(10-105)的顶部设有流量阀主阀传感器(10-106)，流量阀主阀套(10-103)的通孔底部设有流量阀主阀进液口(10-101)和流量阀主阀出液口(10-102)，流量阀主阀芯(10-105)包括上下两段导通活塞结构，流量阀主阀芯(10-105)的上导通活塞结构将通孔从上到下依次分为流量阀主阀上腔(10-107)、流量阀主阀控制上腔(10-109)和流量阀主阀控制下腔(10-110)，三位四通伺服滑阀(10-108)分别通过流道与流量阀主阀控制上腔(10-109)和流量阀主阀控制下腔(10-110)连接，从而控制流量阀主阀芯(10-105)移动。
4.根据权利要求3所述的基于独立先导供液阀的液压支架电液比例控制系统，其特征在于：低压小流量的乳化油经比例流量阀的先导阀进油口(10-104)进入三位四通伺服滑阀(10-108)，乳化油再从三位四通伺服滑阀(10-10...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵继云，王浩，曹超，王云飞，黄笛，韩静，张鹤，李冉，于鸣泉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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