整体式电液控换向阀结构复杂,加工难度大,加工时报废率较高,而且难以拆卸、内部油路难以清洗,维修难度大。通过设计一种片式电液控换向阀,解决整体式电液控换向阀加工难度大、维修难度大等问题,可以为企业节约加工和维修两大成本,为企业提供多种选择,具有良好的实际应用价值和广泛的应用前景。

通过研究液压支架的电液控制技术,设计出一套液压支架远程控制系统。该系统可实现液压支架的远程运行状态显示、参数分析以及远程操控。通过现场应用发现,运行参数传输可靠,系统实用性较好。

针对矿用电磁先导阀小推杆偏置设计回油腔阀芯卡滞失效的问题,在保留电磁先导阀原有结构优良性能的基础上,对阀芯组件、阀体关键部件进行结构优化,将侧推式顶杆结构优化为正推式梭杆球式结构。通过井下现场应用可知,优化后电磁先导阀的损坏率显著降低,更好地保障了液压支架的良好工作性能。

以液压支架电磁先导阀上的电磁铁作为研究对象,分析先导阀电磁铁的工作特点,运用Maxwell有限元软件对电磁铁进行仿真分析,得到电磁铁的静态输出特性,发现衔铁长度在28 mm时效果最佳;将静态特性仿真分析结果导入AMESim中,建立电磁铁驱动负载动态系统模型,实现电磁-液压-机械的联合仿真分析,得出电磁铁气隙、安匝数、电感、输出力之间的关系,发现初始气隙的大小应低于0.8 mm,以提升电磁铁的承载能力。

为了解决电磁先导阀在实际应用时经常出现的阀芯卡滞、电磁铁功耗严重等问题,首先通过对电磁铁主要结构进行分析设计,确定了电磁铁结构因数、磁感应强度、线圈内外径等参数。其次基于Multisim14.0对本安型液压支架电磁先导阀的电磁铁前置驱动电路进行建模分析,得出该驱动电路电磁铁电压在10.19 V时电磁铁启动电流为169.83 mA,启动电压在125 ms时稳定在2.5 V左右,电磁铁的维持电流为41.67 mA。最后通过电磁铁电气性能测试实验发现误差不超过5 mA,证明了该前置驱动电路能很好地实现对输入电流的调制,减少了功率损耗,可防止线圈高压烧坏,起到了保护作用。

针对矿用电磁先导阀小推杆偏置设计回油腔阀芯卡滞失效的问题,在保留电磁先导阀原有结构优良性能的基础上进行改进,对阀芯组件、阀体关键部件进行了结构优化,由侧推式顶杆结构优化为正推式梭杆球式结构。同时通过井下现场应用得到优化电磁先导阀的损坏率显著降低,从而保证液压支架的良好工作性能。

针对液压支架矿用电磁先导阀存在动态响应速度慢、维持阶段功率损耗大等问题,在不改变电磁铁机械结构的情况下,对驱动策略进行了研究。在分析了电磁铁工作原理的基础上,通过Ansoft Maxwell软件搭建电磁铁的仿真模型进行静态特性仿真,把得到的电磁仿真数据结果导入AMESim仿真模型中进行动态分析,并通过实验验证了仿真模型的正确性;分别研究了双极性电压控制、三电压控制和PWM维持占空比控制方式下的电磁先导阀动态特性,并对仿真结果进行了分析。结果表明:双极性电压的控制方式可以明显提升电磁先导阀的动态响应,而三电压和PWM维持占空比的控制方式在提升动态特性的基础上,还有效降低了功耗。

随着采煤技术的发展，液压支架电液控制系统被应用广泛。电磁先导阀是电液控制系统的核心组成部分．其性能对整个液压支架电液控制系统具有重要影响。电磁先导阀顶杆力与位移的关系直接决定电磁铁的设计选型，对电磁先导阀的性能有着决定性的影响。

为配合电磁先导阀的研制和进行性能测试，需要设计和搭建一种专用于测试电磁先导阀性能的试验台。利用模块化设计方法，选择新型液压元件，进行了电液阀性能试验台液压系统的设计。

本文对同轴密封件的工作原理及结构特点进行了介绍，由此说明了同轴密封件液压阀的往复运动密封中，能够降低摩擦阻力所形成的机械死区对电磁先导阀动态特性的影响。