涂永平

摘 要：本文針對(duì)礦用液壓支架液壓系統(tǒng)，建立了基于AMESim的礦用液壓支架液壓系統(tǒng)模型，對(duì)影響工作過(guò)程中執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和沖擊時(shí)溢流閥動(dòng)作特性的參數(shù)進(jìn)行了仿真分析并總結(jié)歸納，得出對(duì)礦用液壓支架液壓系統(tǒng)工作時(shí)魯棒性較好的參數(shù)。

關(guān)鍵詞：礦用液壓支架液壓系統(tǒng) AMESim 建模 魯棒性

中圖分類號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（a）-0024-02

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，煤炭作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要能源，越來(lái)越具有其戰(zhàn)略地位。為提高煤炭高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)，作為煤礦井下綜采工作面支護(hù)關(guān)鍵設(shè)備的礦用液壓支架面臨著一場(chǎng)巨大的改革。為了從根本上改善勞動(dòng)和安全條件，提高采礦的產(chǎn)量和效率。為礦用液壓支架液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的性能和控制精度等提出了更高的要求，而運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析具有重要的意義[1-2]。國(guó)內(nèi)對(duì)礦用液壓支架液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性特別是執(zhí)行元件的魯棒性一直不能提高，這是液壓系統(tǒng)存在的嚴(yán)重問(wèn)題[3]；同時(shí)液壓系統(tǒng)在礦井工作過(guò)程中，支架頂部突然受到塌方的沖擊，溢流閥由于開啟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成爆缸也是煤炭工業(yè)中礦用液壓支架一直存在的問(wèn)題[4]。正是由于一系列問(wèn)題的存在給礦用液壓支架的使用帶來(lái)諸多負(fù)面影響，本文利用AMESim軟件建立液壓支架液壓系統(tǒng)仿真分析模型和溢流閥內(nèi)部模型，對(duì)影響執(zhí)行元件動(dòng)態(tài)響應(yīng)和沖擊時(shí)溢流閥動(dòng)作響應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行了仿真分析及規(guī)律的探尋，達(dá)到提高液壓系統(tǒng)魯棒性、縮短溢流閥開啟時(shí)間和提高使用壽命的目的。

1 液壓系統(tǒng)仿真模型的建立

打開AMESim軟件，進(jìn)入其草圖界面模式，調(diào)用系統(tǒng)提供的機(jī)械庫(kù)、信號(hào)控制庫(kù)和液壓庫(kù)中的元件搭建如圖1所示的建立礦用液壓支架液壓系統(tǒng)AMESim模型并進(jìn)行仿真分析，各元件的名稱圖上均已標(biāo)出。點(diǎn)擊首選子模型按鈕，讓AMESim自動(dòng)為每個(gè)元件選擇所需要的最簡(jiǎn)單合適的子模型，如需要選擇別的子模型可以雙擊該模型后選擇自己所需的子模型，本液壓系統(tǒng)所有元件均用軟件自動(dòng)分配的子模型即可。

2 參數(shù)設(shè)置

3 液壓系統(tǒng)仿真曲線對(duì)比分析

仿真完成后，雙擊模型，分別將執(zhí)行元件液壓缸的速度和溢流閥溢流時(shí)間仿真結(jié)果用鼠標(biāo)拖到空白處，仿真曲線就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)，其結(jié)果曲線如圖2、3所示。

由圖2執(zhí)行元件液壓缸速度的對(duì)比曲線可以看出，通過(guò)第一組和第三組曲線比較我們可以得到彈簧剛度的變化對(duì)于執(zhí)行元件液壓缸的速度有較大影響，彈簧剛度大時(shí)執(zhí)行元件液壓缸在運(yùn)行初期的振動(dòng)的比較大且延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。從圖中可以看出彈簧剛度為200 N/mm時(shí)，執(zhí)行元件液壓缸的振動(dòng)時(shí)間延續(xù)了2 s；而彈簧剛度為100 N/mm時(shí)，執(zhí)行元件液壓缸的振動(dòng)時(shí)間僅延續(xù)了1 s。為了保證執(zhí)行元件液壓缸工作時(shí)的穩(wěn)定性，選擇彈簧剛度為100 N/mm的溢流閥較好。

通過(guò)圖2中第一組和第二組曲線比較我們可以得到活塞直徑的變化對(duì)于執(zhí)行元件液壓缸的速度也有較大影響，活塞直徑大時(shí)執(zhí)行元件液壓缸在運(yùn)行初期的振動(dòng)比較小且延續(xù)時(shí)間較短。從圖中可以看出活塞直徑為30 mm時(shí)，執(zhí)行元件液壓缸的振動(dòng)時(shí)間僅僅延續(xù)了0.5；而活塞直徑為24 mm時(shí)，執(zhí)行元件液壓缸的振動(dòng)時(shí)間延續(xù)了1秒。為了保證執(zhí)行元件液壓缸工作時(shí)的穩(wěn)定性，選擇活塞直徑為30 mm的溢流閥較好。

由圖3溢流閥開啟時(shí)間曲線可以看出，雖然第一組和第三組的閥芯開啟時(shí)間比第二章短，但是其閥芯的沖擊振動(dòng)更大，而第二組的開啟時(shí)間以滿足設(shè)計(jì)要求，為了減小閥芯的沖擊，延長(zhǎng)使用壽面，選擇第二組的比較好。

綜合上述分析，為了提高執(zhí)行元件液壓缸工作時(shí)的穩(wěn)定性和減小溢流閥沖擊時(shí)候，選擇第二組數(shù)據(jù)比較好。

4 結(jié)語(yǔ)

AMESim強(qiáng)大的元件庫(kù)、多層次的建模方式、多種仿真運(yùn)行模式、豐富的軟件接口使它必將成為建模仿真領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。本文建立了液壓支架液壓系統(tǒng)仿真模型，通過(guò)分析不同參數(shù)對(duì)執(zhí)行元件速度和溢流閥開啟時(shí)間的影響，得出對(duì)提高液壓系統(tǒng)魯棒性和壽命的參數(shù)，具有重要實(shí)際意義（表2）。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦潔.淺論煤炭運(yùn)輸設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的作用[J].中國(guó)科技博覽，2010.

[2] 王國(guó)法.“十二五”煤礦丌采裝備技術(shù)的發(fā)展展望[J].煤礦開采，2011（3）：19-24，50.

[3] 羅恩波.國(guó)內(nèi)外液壓支架現(xiàn)狀及我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)[J].煤礦機(jī)電，2003（3）：27-28.

[4] 王金華.我國(guó)大采高綜采技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2006（1）：4-7.