专利名称：一种煤矿井下液压支架换向机构的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿井下液压支架换向机构的控制系统，特别是一种基于磁流变 阀控制控制油缸带动液压支架换向机构控制杆运动的控制系统。
背景技术：
随着能源工业的供不应求的局面的日益扩大，迫切需要提高能源特别是煤炭的开 采效率。我国作为煤炭资源大国，虽然综合机械采煤得到了迅速的应用。但是仍有众多的 工作面的自动化程度较低，尤其是液压支架的使用，液压支架是综采工作面能否实现高产 高效的关键设备，换向阀是液压支架系统中的重要控制元件，其自动化程度直接影响煤矿 工作面的生产效率。很大一部分仍应用人工手动操作，其生产效率有悖于国家指导的高产 高效煤矿开采路线。由微米级磁性微粒、载液、表面活性剂构成的磁流变液不仅相变迅速而且具有可 逆性，作为新兴的智能材料在汽车、机械、航空、建筑、医疗等领域具有广泛的应用前景，使 若干工业部门出现革命性的变革。而由磁流变阀构成的煤矿井下液压支架换向机构的控制 系统，通过对磁流变阀的控制完成执行装置的动作。这种控制系统与传统的液压执行器相 比，结构简单，移动部件少，动作响应快，可靠性强、耐用性好，还容易组成微型化高能量密 度驱动系统，能满足高可靠性、精确控制能力和高能量密度的要求的执行器应用场合。
发明内容
本发明的目的在于根据磁流变液在无外磁场作用下表现为流动良好的液体状态， 然而在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表现黏度增加两个数量级以上，并呈现类似 固体的力学性质，其强度由剪切屈服应力来表征，而且黏度的变化是连续、可逆的，即一旦 去掉磁场后，又变成可以流动的液体。磁流变效应连续、可逆、迅速和易于控制的特点使得 磁流变液装置能够成为电气控制与机械系统间简单、安静而且响应迅速的装置。由磁流变 阀构成的煤矿井下液压支架换向机构的控制系统，通过对磁流变阀的控制完成执行装置的 动作。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是煤矿井下液压支架换向机构的控制 系统，该系统与液压支架换向机构控制杆连接，控制液压支架换向机构控制杆执行液压支 架的换向动作，所述的控制系统包括控制油缸，第一高压进油磁流变阀，第二高压进油磁 流变阀，第一低压回流磁流变阀，第二低压回流磁流变阀和油泵构成，所述的第一高压进油 磁流变阀和第二高压进油磁流变阀一端并联后与油泵高压出口连通，另一端分别与控制油 缸两端连通，所述的第一低压回流磁流变阀和第二低压回流磁流变阀一端并联后与油泵低 压回流口连通，另一端分别与控制油缸两端连通。本发明专利的有益效果是煤矿井下液压支架换向机构的控制系统可以实现对液 压支架手动换向阀的电液控制，进而在CAN总线控制的基础上依据一定的控制逻辑可以实 现对液压支架的自动化控制改造。本发明在不改变手动控制的液压支架的流体控制装置等结构，只需增添基于磁流变阀构成的控制系统驱动液压支架上的相关控制阀即可。改造成 本低，容易实现，该系统可靠性高、动作快速、灵敏，可实现精确的电液自动控制。下面结合附图对本发明进行详细描述。
。附图为本发明系统示意图。附图中，1、控制油缸，2-1、第一高压进油磁流变阀，2-2、第二高压出油磁流变阀， 3-1、第一低压回流开关阀，3-2、第二低压回流开关阀，4、油泵，5、换向机构控制杆。
具体实施例方式参看附图，煤矿井下液压支架换向机构的控制系统，该系统与液压支架换向机构 控制杆5连接，控制液压支架换向机构控制杆执行液压支架的换向动作，所述的控制系统 包括控制油缸1，第一高压进油磁流变阀2-1，第二高压进油磁流变阀2-2，第一低压回流 磁流变阀3-1，第二低压回流磁流变阀3-2和油泵4构成，所述的第一高压进油磁流变阀 2-1和第二高压进油磁流变阀2-2—端并联后与油泵4高压出口连通，另一端分别与控制油 缸1两端连通，所述的第一低压回流磁流变阀3-1和第二低压回流磁流变阀3-2 —端并联 后与油泵4低压回流口连通，另一端分别与控制油缸1两端连通。使用状态1，油泵4向控制油缸1供高压油(磁流变液)，通电控制第一高压进油 磁流变阀2-1和第二低压回流磁流变阀3-2处于截止状态，高压油经第二高压进油磁流变 阀2-2进入控制油缸1，推动控制油缸1的活塞伸出油缸，控制油缸1活塞腔内的低压油经 第一低压回流磁流变阀3-1回到油泵4低压回流口。为使控制油缸1活塞运动平稳和运动 速度的调节，通过电控第一低压回流磁流变阀3-1的磁场强度，增加回油(磁流变液)的表 现黏度，第一低压回流磁流变阀3-1在回油中起到备压阀作用。使用状态2，油泵4向控制油缸1供高压油(磁流变液)，通电控制第二高压进油 磁流变阀2-2和第一低压回流磁流变阀3-1处于截止状态，高压油经第一高压进油磁流变 阀2-1进入控制油缸1，使控制油缸1的活塞缩回油缸内，控制油缸1无活塞腔内的低压油 经第二低压回流磁流变阀3-2回到油泵4低压回流口，同理，通过电控第二低压回流磁流变 阀3-2的磁场强度，增加回油(磁流变液)的表现黏度，第二低压回流磁流变阀3-2在回油 中起到备压阀作用。由于控制油缸1的活塞与液压支架换向机构控制杆5连接，控制油缸1活塞的往 复运动，即可带动液压支架换向机构控制杆5实施对液压支架换向机构的控制。本发明使用的磁流变阀，为本申请人在先申请的中国专利号分别为 200810065321. 4,200810065316. 3和200810065763. 9，名称分别为液压支架用磁流变电 液控换向阀、一种螺旋液流通道的磁流变阀和一种非直线液流通道的磁流变阀，上述三种 阀，均可实现本发明的发明目的。
权利要求
一种煤矿井下液压支架换向机构的控制系统，该系统与液压支架换向机构控制杆连接，控制液压支架换向机构控制杆执行液压支架的换向动作，其特征在于所述的控制系统包括控制油缸(1)，第一高压进油磁流变阀(2-1)，第二高压进油磁流变阀(2-2)，第一低压回流磁流变阀(3-1)，第二低压回流磁流变阀(3-2)和油泵(4)构成，所述的第一高压进油磁流变阀(2-1)和第二高压进油磁流变阀(2-2)一端并联后与油泵(4)高压出口连通，另一端分别与控制油缸(1)两端连通，所述的第一低压回流磁流变阀(3-1)和第二低压回流磁流变阀(3-2)一端并联后与油泵(4)低压回流口连通，另一端分别与控制油缸(1)两端连通。
全文摘要
本发明涉及一种煤矿井下液压支架换向机构的控制系统，根据手动换向阀的工作原理、操纵机构受力分析，设计了基于磁流变阀的控制系统，所述的控制系统包括控制油缸，第一高压进油磁流变阀，第二高压进油磁流变阀，第一低压回流磁流变阀，第二低压回流磁流变阀和油泵构成，所述的第一高压进油磁流变阀和第二高压进油磁流变阀一端并联后与油泵高压出口连通，另一端分别与控制油缸两端连通，所述的第一低压回流磁流变阀和第二低压回流磁流变阀一端并联后与油泵低压回流口连通，另一端分别与控制油缸两端连通。该系统可靠性高、动作快速、灵敏，可实现精确的电液自动控制。
文档编号F15B15/18GK101864977SQ20101015960
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者刘丹丹, 汤春瑞, 赵灿 申请人:黑龙江科技学院