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插裝閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用.
插裝閥具有內(nèi)阻小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，對(duì)于大流量、高壓力、較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)可以顯著的減小尺寸和重量等特點(diǎn);而實(shí)心胎硫化機(jī)組液壓系統(tǒng)工作時(shí)需要大流量、高壓力油，因而，此系統(tǒng)可以應(yīng)用插裝閥滿足要求。
一、
插裝閥的工作原理及特點(diǎn)
插裝閥是另一類液壓控制閥的統(tǒng)稱。其基本核心元件是一種液控型、單控制口的裝于油路主級(jí)中的兩通液阻單元(故又稱二通插裝閥)。將一一個(gè)或若干個(gè)插入元件進(jìn)行不同的組合，并配以相應(yīng)的先導(dǎo)控制級(jí)，可以組成插裝閥的各種控制功能單元。比如方向控制功能單元、壓:
力控制單元、流量控制單元、復(fù)合控制功能單元。
插裝閥具有以下特點(diǎn):內(nèi)阻小，適宜大流量工作，閥口多數(shù)采用錐面密封，因而泄漏小，對(duì)于乳化液等地粘度的工作介質(zhì)也適宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、標(biāo)準(zhǔn)化程度高;對(duì)于大流量、高壓力、較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)可以顯著的減小尺寸和重量。
其結(jié)構(gòu):先導(dǎo)閥，控制蓋板，插裝件。
它是由插入元件、控制蓋板、通道塊三大部分組成。插入元件有閥芯、閥套、彈簧和密封件組成;控制蓋板上根據(jù)插裝閥的不同控制功能，安裝有相應(yīng)的先導(dǎo)控制級(jí)元件;通道塊既是嵌入插入元件及安裝控制蓋板的基礎(chǔ)閥體，又是主油路和控制油路的連通體。其中A、B為主油路通口，C為控制油路通口。A、B、C油口的壓力和作用面積分別為PA、PB、PC和A1、A2、A3，A3=A1+A2， Fs為彈簧作用力。
二通插裝閥通過不同的蓋板和各種先導(dǎo)閥組合，便可構(gòu)成方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。下面我們分幾點(diǎn)來(lái)看看。
1、插裝閥構(gòu)成壓力控制閥
根據(jù)插裝閥的工作原理當(dāng)PAA1+PBA2 >PCA3+FS時(shí)，閥芯開啟，油路A、B接通。插裝閥C14，當(dāng)電磁閥得電時(shí)，插裝閥C14的C口直接通油箱，其C口壓力為零。由此可知油路A、B接通，當(dāng)A口的壓力大于彈簧力的時(shí)候，系統(tǒng)壓力油回油箱，所以此插裝閥起溢流閥的作用，控制油缸徑油口壓力。
2、插裝閥構(gòu)成方向控制閥
由液壓動(dòng)作程序表可知，同時(shí)得電,來(lái)控制主油缸上行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩者同時(shí)得電時(shí)插裝閥C11、C13的C口通油箱PA>FS時(shí),A、B口直接相通，油液可從A流向B口;當(dāng)只有一個(gè)電磁閥得電時(shí)，主油缸下行運(yùn)動(dòng)。其中C13的PA<PB,閥芯開啟，油液可從B流向A。此二處插裝閥起到了單向閥的作用。
3、插裝閥構(gòu)成流量控制閥
在閥的頂蓋上有閥芯升高限位裝置通過調(diào)節(jié)限位裝置的位置，便可調(diào)節(jié)閥口通流截面的大小，從而調(diào)節(jié)了流量。通過調(diào)節(jié)流量，可調(diào)節(jié)主油缸的下行速度。此插裝閥作節(jié)流閥。
三、
插裝閥在液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，通過更為復(fù)雜的組合，可以實(shí)現(xiàn)更多的液壓閥的功能。通過組合，插裝閥可作為壓力控制閥(順序閥、減壓閥)、流量控制閥(單向節(jié)流閥、節(jié)流閥)、方向控制閥(調(diào)速閥、液控單向閥、兩位兩通換向閥等)以及復(fù)合閥。

1、移架速度低已成為制約綜采產(chǎn)量的-一個(gè)重要因素。為加快移架速度,在支架的液壓系統(tǒng)中采用插裝閥。插裝式方向閥也是采用電磁閥作為先導(dǎo)閥，對(duì)主閥(錐閥進(jìn)行先導(dǎo)控制,控制原理等同于電液操縱閥，但插裝閥的通流能力(可達(dá)10000L/min以上大、響應(yīng)快、工作可靠等突出優(yōu)點(diǎn)，是管式閥*的，使其更適于在支架的電液控制系統(tǒng)中使用，而無(wú)需研制采用電磁先導(dǎo)控制的大流量主閥，既能滿足使用要求,又可改善工作性能,提高通用化程度,從根本上解決由管式閥固有缺陷所產(chǎn)生的問題。
此外，采用插裝閥設(shè)計(jì)支架液壓系統(tǒng)還具有下列優(yōu)勢(shì):
(1插裝閥的優(yōu)點(diǎn)十分適合支架的工況。液壓支架的工況特點(diǎn)是:介質(zhì)粘度低、工作壓力高、流量大、工作環(huán)境惡劣、介質(zhì)污染嚴(yán)重。插裝閥的長(zhǎng)處能得到充分發(fā)揮。
(2符合流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。為降低使用成本，消除環(huán)境污染，流體傳動(dòng)技術(shù)正向著使用純水介質(zhì)方向發(fā)展。液壓支架是用同純水性質(zhì)比較接近的高水基乳化液作為工作介質(zhì)，很有可能成為該技術(shù)發(fā)展成果的受益者,正趨向于采用純水工作介質(zhì)。由于水的粘度低，要求閥的密封性好,以提高系統(tǒng)的效率。插裝閥采用錐面密封，具有優(yōu)良的密封性能，更適于在純水介質(zhì)中工作，應(yīng)作為純水支架的閥種。
(3抗污染能力強(qiáng)、工作可靠。支架工作在采煤面，介質(zhì)污染程度高，使閥芯磨損嚴(yán)重,縮短了閥的使用壽命，由此也導(dǎo)致了支架的各種故障，使工作可靠性降低，增加了維護(hù)時(shí)間，降低了工作面的生產(chǎn)率。插裝閥的閥芯和閥套間無(wú)嚴(yán)格的配合要求，磨損輕，不易堵塞,也不會(huì)產(chǎn)生液壓卡緊現(xiàn)象，在介質(zhì)較臟時(shí)仍能保證支架液壓系統(tǒng)正常、可靠地工作。
(4滿足某些特殊工況的需要。如用于周期來(lái)壓強(qiáng)烈的堅(jiān)硬且難以冒落頂板的支撐式支架，在老頂突然來(lái)壓時(shí)，立柱下腔控制閥中的安全閥，要通過很大的瞬時(shí)流量,普通安全閥的通流能力遠(yuǎn)不能滿足通流要求，因而專門設(shè)計(jì)了充氣式大流量安全閥，來(lái)適應(yīng)這種工況。但該種閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，裝配要求高,工作可靠性差，很難滿足使用要求。而且，立柱下腔還要裝設(shè)普通安全閥來(lái)適應(yīng)正常工況的需要,這無(wú)疑會(huì)增加元件數(shù)量和制造成本。而采用插裝式溢流閥，則能很容易解決這一難題,又會(huì)使系統(tǒng)簡(jiǎn)化。

REXROTH插裝閥蓋板1815500269

1815500273 LFR32DBE49-1X/
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2、工作原理分析
基于.上述分析,提出了用插裝閥設(shè)計(jì)電液控制支架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方案，其工作原理。該系統(tǒng)由電氣和液壓兩部分組成,內(nèi)儲(chǔ)支架動(dòng)作程序的微型計(jì)算機(jī)中央和支架控制器發(fā)出指令后，插裝式方向閥中的電磁先導(dǎo)閥先動(dòng)作,啟閉相應(yīng)的兩通錐閥，接通或斷開立柱或推移千斤頂?shù)挠吐?使之按照-定順序動(dòng)作。立柱或推移千斤頂?shù)墓ぷ鳡顩r由壓力和位移傳感器反饋到控制器，控制器根據(jù)反饋信號(hào)決定下一個(gè)動(dòng)作。
由于中央控制器和支架控制器相互聯(lián)網(wǎng)，故從中央控制器或各架的控制器都可以控制工作面任何--架支架的動(dòng)作。
中央控制器的作用是控制和協(xié)調(diào)每臺(tái)支架的控制器。此外，還能自動(dòng)編程，修改系統(tǒng)參數(shù),監(jiān)測(cè)每臺(tái)支架的工作狀況,顯示采煤機(jī)運(yùn)行速度等。它可對(duì)支架的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)控制、順序控制、成組控制和全自動(dòng)控制。支架控制器通過插裝式方向閥直接控制所在支架，同時(shí)將傳感器采集的工況數(shù)據(jù)向其它支架和中央控制器發(fā)送。支架液壓系統(tǒng)在接收到信號(hào)后，將完成下列動(dòng)作過程:
(1升架立柱的動(dòng)作由插裝式方向閥8控制,當(dāng)方向閥8中先導(dǎo)閥的電磁鐵
1YA通電2YA斷電時(shí)，該閥切換到左位,4個(gè)2通閥中的b和d的上腔通壓力油,處于關(guān)閉狀態(tài),a和c的上腔通油箱,處于開啟狀態(tài)，泵站提供的壓力液經(jīng)2通閥c和液控單向閥，此時(shí)液控單向閥中的二位三通先導(dǎo)閥處于位置,工作同于普通單向閥中的2通閥進(jìn)入立柱的下腔，立柱上腔的乳化液經(jīng)方向閥8中的二通閥a回液，立柱伸出,實(shí)現(xiàn)升架。
立柱的無(wú)桿腔油路_上設(shè)有插裝式液控單向閥和溢流閥組成的控制閥組，當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力上升到泵站卸載壓力時(shí),液控單向閥關(guān)閉，支架達(dá)到初撐力;此后，隨著頂板的下沉,使立柱下腔的壓力上升到溢流閥的調(diào)定開啟壓力時(shí)，溢流閥開啟卸載,立柱下腔的壓力又降低，當(dāng)立柱下腔的壓力降低到溢流閥的閉合壓力時(shí)，溢流閥又關(guān)閉。此后，將重復(fù)上述過程，使立柱下腔的壓力在溢流閥的調(diào)定值附近變化，支架工作在恒阻支撐狀態(tài)。由于插裝閥的響應(yīng)速度快，使立柱下腔壓力變化小，支架的恒阻支撐性好,利于頂板的管理。
該系統(tǒng)在支架的升架過程中也實(shí)現(xiàn)了初撐、增阻和恒阻3個(gè)階段，初撐力的大小由泵站壓力決定,工作阻力的大小由溢流閥的調(diào)定壓力決定。
(2降架當(dāng)使插裝式方向閥8中先導(dǎo)閥的電磁鐵2YA通電,1YA斷電時(shí),該閥切換到右位,4個(gè)二通閥中的a和c的上腔通壓力油，處于關(guān)閉狀
態(tài),b和d的上腔通油箱,處于開啟狀態(tài)，泵站提供的壓力液經(jīng)二通閥b進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)將液控單向閥中的先導(dǎo)閥切換到右位，使其中二通閥的上腔通油箱,處于開啟狀態(tài)，立柱下腔的油液經(jīng)液控單向閥中的二通閥回液，立柱縮回，實(shí)現(xiàn)降架。.降架結(jié)束后，將方向閥中先導(dǎo)閥置于圖示中間閥位(1YA和2YA均斷電，此時(shí),4個(gè)二通閥的上腔均通壓力油,處于關(guān)閉狀態(tài)，立柱的兩腔油路也均被封閉，支架停留在某一高度位置,準(zhǔn)備移架。
(3推溜和移架推移千斤頂?shù)膭?dòng)作由插裝式方向閥9控制,當(dāng)將方向閥中的先導(dǎo)閥置于右位(4YA通電,3YA斷電和左位(3YA通電,4YA斷電時(shí)時(shí),分別控制著推移千斤頂活塞桿的伸出和縮回，實(shí)現(xiàn)推溜和移架。推移動(dòng)作完成后，將先導(dǎo)閥置于中位斷電,4個(gè)二通閥的上腔均通壓力油,處于關(guān)閉狀態(tài)，推移千斤頂?shù)膬汕挥吐肪环忾],推移動(dòng)作停止。在接到新的指令后，支架將開始下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。
當(dāng)將方向閥中的電磁先導(dǎo)閥換成手動(dòng)閥時(shí)，即能用插裝閥設(shè)計(jì)現(xiàn)有手動(dòng)控制方式支架的液壓系統(tǒng),以改善支架的工作性能、提高其工作可靠性。分析表明，用插裝:閥設(shè)計(jì)的電液控制支架的液壓系統(tǒng)，能滿足支架的工作要求,基于同樣的原理，可用插裝閥設(shè)計(jì)出所有類型和型號(hào)的液壓支架的液壓系統(tǒng)

力士樂REXROTH插裝閥，插裝閥蓋板，插裝閥控制蓋板：

力士樂REXROTH插裝閥蓋板：
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3、可行性分析
(1插裝閥的性能特點(diǎn)適合液壓支架的工況，能滿足其使用要求。
(2現(xiàn)代支架液壓系統(tǒng)中所使用的各種閥件的功能均可用相應(yīng)的插裝閥實(shí)現(xiàn)，用插裝閥可設(shè)計(jì)所有類型和型號(hào)的電液控制支架的液壓系統(tǒng)。
(3插裝閥易于集成的優(yōu)點(diǎn)，可使控制閥組的結(jié)構(gòu)較為緊湊，便于安裝。
(4已有成熟的電液控制系統(tǒng)和防爆型電液控制元件可供選用。
(5插裝閥元件的生產(chǎn)已形成系列化和通用化，制造和使用成本相對(duì)較低。用插裝閥設(shè)計(jì)和裝配支架液壓系統(tǒng),在技術(shù)上無(wú)障礙,經(jīng)濟(jì)上可行。
4、
(1插裝閥便于實(shí)現(xiàn)電液控制、通流能力大和響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)尤其適應(yīng)采用電液控制的液壓支架的工況，用其設(shè)計(jì)的支架液壓系統(tǒng)，性能*，能滿足使用要求和快速移架的需要，利于實(shí)現(xiàn)通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。
(2插裝閥優(yōu)良的密封性能,更適于在采用純水介質(zhì)的純水支架中應(yīng)用。
(3插裝閥的抗污染能力強(qiáng),在介質(zhì)較臟時(shí),不易堵塞,磨損較輕，可延長(zhǎng)閥類元件的使用壽命，減少故障，提高支架液壓系統(tǒng)的工作可靠性。
(4用插裝閥設(shè)計(jì)電液控制支架的液壓系統(tǒng)，順應(yīng)生產(chǎn)要求，符合綜采工作面頂板支護(hù)技術(shù)和琉體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),技術(shù)上無(wú)障礙，經(jīng)濟(jì)上可行,值得推廣。