一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及采礦相似材料模擬試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在相似模擬實(shí)驗(yàn)中多采用剛性的壓力傳感器作為實(shí)際采煤工作面液壓支架的模擬材料。剛性壓力傳感器具有與實(shí)際液壓支架存在很多不能擬合的弊端，例如:剛性壓力傳感器很難實(shí)現(xiàn)液壓支架初撐的工序、同時(shí)剛性傳感器不能實(shí)現(xiàn)液壓支架活柱下縮的工作、另外采煤工作面液壓支架在超載時(shí)會(huì)進(jìn)行泄壓確保液壓支架的工作阻力恒定，實(shí)驗(yàn)室模擬中也無法準(zhǔn)確模擬。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述部分問題，本實(shí)用新型提供了一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備，所述設(shè)備包括模擬支架，控制箱和采集箱；所述模擬支架通過外接管道與控制箱相連，所述控制箱通過數(shù)據(jù)線和采集箱相連；所述控制箱用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓，并將所述模擬支架所承受的壓強(qiáng)以電子信號通過數(shù)據(jù)線反饋到采集箱中，所述采集箱將電子信號轉(zhuǎn)換為模擬支架的壓力值。
[0004]本實(shí)用新型解決了目前實(shí)驗(yàn)室采用剛性傳感器模擬液壓支架不能實(shí)現(xiàn)煤壁片幫、支架被壓死的現(xiàn)象的弊端，實(shí)現(xiàn)了模擬支架過載保護(hù)與采煤現(xiàn)場液壓支架的工作狀況相似模擬，同時(shí)簡化實(shí)驗(yàn)過程中初撐工序，能為實(shí)際液壓支架的選型提供數(shù)據(jù)支持。
【附圖說明】
[0005]圖1本實(shí)用新型的一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0006]圖2-1本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中的模擬支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖中，I為氣囊，2為通孔，3為鉆孔，4為上支撐面，5為下支撐面；
[0008]圖2-2為圖2-1模擬支架的左視圖；
[0009]圖中，I為氣囊，3為鉆孔，4為上支撐面，5為下支撐面。
【具體實(shí)施方式】
[0010]在一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)施例中，如圖1所示，提供了一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備，所述設(shè)備包括模擬支架，控制箱和采集箱；所述模擬支架通過外接管道與控制箱相連，所述控制箱通過數(shù)據(jù)線和采集箱相連；所述控制箱用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓，并將所述模擬支架所承受的壓強(qiáng)以電子信號通過數(shù)據(jù)線反饋到采集箱中，所述采集箱將電子信號轉(zhuǎn)換為模擬支架的壓力值。
[0011]在這個(gè)實(shí)施例中，通過簡化實(shí)驗(yàn)過程中初撐工序，能為實(shí)際液壓支架的選型提供數(shù)據(jù)支持。通過控制箱能夠控制模擬支架的自動(dòng)泄壓，實(shí)現(xiàn)了模擬支架過載保護(hù)與采煤現(xiàn)場液壓支架的工作狀況相似模擬；將所述模擬支架所承受的壓強(qiáng)以電子信號通過數(shù)據(jù)線反饋到采集箱中，所述采集箱將電子信號轉(zhuǎn)換為模擬支架的壓力值。通過后續(xù)人工或程序?qū)⒛M支架的壓力值進(jìn)行相應(yīng)換算，即可得到被模擬的采煤工作面液壓支架的工作壓力，進(jìn)而為實(shí)際采煤工作面液壓支架選型提供數(shù)據(jù)支持。
[0012]優(yōu)選的，所述模擬支架通過使用氣囊來模擬采煤工作面液/氣壓支架的柱體，通過改變氣囊中充放介質(zhì)的量來改變采煤工作面液/氣壓模擬支架的支撐力的大??；所述介質(zhì)包括氣體、液體。通過采用氣囊來實(shí)現(xiàn)支架的恒阻和壓死現(xiàn)象的模擬。在氣囊中可以充液體也可以充氣體，當(dāng)現(xiàn)場支架工作阻力過大時(shí)，通過減少氣囊中所充介質(zhì)的多少來方便泄壓，而當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)保持氣囊中介質(zhì)量的不變，能夠方便實(shí)現(xiàn)支架的恒阻。當(dāng)工作面支撐壓力較大時(shí)，現(xiàn)場支架會(huì)存在被壓死的情況，而本發(fā)明同樣可以模擬這一過程。當(dāng)壓力值一直較大時(shí)，模擬支架上支撐板將不斷降低，最終會(huì)導(dǎo)致模擬支架壓死的現(xiàn)象。優(yōu)選的，所述介質(zhì)為食用油。
[0013]優(yōu)選的，所述控制箱包括電磁閥和液壓傳感器，所述電磁閥用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓；所述液壓傳感器將電磁閥中的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電子信號。通過使用控制箱來控制氣囊的升降，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離工作面的操作，更加安全方便，并且能有效實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)模擬，使得最終得到的模擬支架的壓力值更加準(zhǔn)確。
[0014]而對于連接控制箱和模擬支架的外接管道來說，要求其具有較高的強(qiáng)度，防止其在實(shí)驗(yàn)過程中，產(chǎn)生較大變形，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。當(dāng)工作面推進(jìn)時(shí)，煤層上覆頂板發(fā)生離層、斷裂、垮落、回轉(zhuǎn)因此作用在支架上的力增大，液體受壓壓強(qiáng)變大，由于液體各向同性，其中的壓力隨硬質(zhì)膠管傳遞至控制箱中的壓力傳感器，由控制箱通過數(shù)據(jù)線將信號傳遞至采集箱。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述下支撐面的一端有鉆孔，所述鉆孔在與鋼板橫截面平行的端面的中間，所述下支撐面的另一端封閉；所述下支撐面上還有多個(gè)通孔，所述通孔在與下支撐面橫截面垂直的平面上，并且與所述鉆孔相通；在所述通孔上面有氣囊，所述氣囊的上下端有口，所述口上安裝有金屬法蘭，所述金屬法蘭通過連接件將所述氣囊與上支撐面或下支撐面連接，而與下支撐面連接的金屬法蘭有與下支撐面的通孔相通的孔；所述上支撐面和下支撐面與要模擬的實(shí)際采煤工作面液壓支架的材質(zhì)相同。
[0016]在所述模擬支架中，所述鉆孔位于下支撐面的側(cè)面的中間位置是為了保證下支撐面的穩(wěn)定性和氣密性，但是對直徑的選取沒有特別要求。通過所述鉆孔，所述支架可以和外接管道相接，所述外接管道可以是膠管，用于給支架的氣囊充介質(zhì)，所述介質(zhì)可以是空氣也可以是液體，比如食用油。所述通孔通過法蘭來保證氣囊和下支撐面之間的氣密性，是用來配合鉆孔給氣囊排氣或者充氣的。
[0017]所述氣囊的大小對試驗(yàn)影響不大，主要依據(jù)模擬試驗(yàn)的采高來確定。而由于所述氣囊均是相通的，根據(jù)氣液體的各向同性的性質(zhì)，因此采用多個(gè)氣囊受力都是均勻的，但為了保證上支撐面和下支撐面受力均勻，優(yōu)選的，所述氣囊在上支撐面和下支撐面之間等間距分布排列。而所述氣囊具體數(shù)量的設(shè)置根據(jù)模擬支架的長度來設(shè)置即可，優(yōu)選的，為使氣囊容易均勻分布，使用偶數(shù)個(gè)氣囊。
[0018]附圖2-1和2-2為本實(shí)用新型中模擬支架的一個(gè)具體設(shè)計(jì)。
[0019]如圖2-1和2-2所示，為一個(gè)具體實(shí)施例中的模擬支架結(jié)構(gòu)圖和該模擬支架的左視圖。圖中上支撐面和下支撐面長200mm ;其中，上支撐面厚度5mm，下支撐面厚度8mm，在下支撐面上打有直徑4mm的鉆孔；在上支撐面和下支撐面之間均勻分布有4個(gè)氣囊，氣囊高30mm，在氣囊的下端有直徑4mm的孔。圖中沒有顯示出氣囊用金屬法蘭通過螺釘固定在上支撐面和下支撐面之間。
[0020]優(yōu)選的，為了保證氣囊和下支撐面的通孔之間的氣密性，氣囊的上下端均用金屬法蘭固定，而金屬法蘭和上支撐面、下支撐面之間用連接件固定，所述連接件可以為螺釘。而氣囊下端有口，因此對于固定氣囊下端的金屬法蘭需要打相應(yīng)的孔。
[0021]在試驗(yàn)時(shí)，支架的初撐工序，可以在支架下面墊木片或者使用可升降的底座來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，采用可升降的底座來實(shí)現(xiàn)初撐。并且在初撐工序中，在模擬支架中充入食用油。
[0022]可選的，所述采集箱能同時(shí)連接24個(gè)控制箱，即可以同時(shí)采集24個(gè)液壓傳感器及可分別控制24個(gè)電磁閥。在這樣情況下，不同階段的模擬實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)進(jìn)行，盡快的得到相關(guān)數(shù)據(jù)。也可以方便進(jìn)行不同的模擬試驗(yàn)。
[0023]綜上所述，本實(shí)用新型解決目前實(shí)驗(yàn)室采用剛性傳感器模擬液壓支架不能實(shí)現(xiàn)煤壁片幫、支架被壓死的現(xiàn)象的弊端，實(shí)現(xiàn)了模擬支架過載保護(hù)與采煤現(xiàn)場液壓支架的工作狀況相似模擬，同時(shí)簡化實(shí)驗(yàn)過程中初撐工序，能為實(shí)際液壓支架的選型提供數(shù)據(jù)支持。將本實(shí)用新型設(shè)備得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工或程序處理即可得到被模擬的實(shí)際支架的工作阻力，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)際支架選型。
[0024]以上對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的系統(tǒng)及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備，其特征在于: 所述設(shè)備包括模擬支架，控制箱和采集箱； 所述模擬支架通過外接管道與控制箱相連，所述控制箱通過數(shù)據(jù)線和采集箱相連； 所述控制箱用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓，并將所述模擬支架所承受的壓強(qiáng)以電子信號通過數(shù)據(jù)線反饋到采集箱中，所述采集箱將電子信號轉(zhuǎn)換為模擬支架的壓力值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于: 所述模擬支架通過使用氣囊來模擬采煤工作面液/氣壓支架的柱體，通過改變氣囊中充放介質(zhì)的量來改變采煤工作面液/氣壓模擬支架的支撐力的大?。凰鼋橘|(zhì)包括氣體、液體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于: 所述控制箱包括電磁閥和液壓傳感器，所述電磁閥用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓；所述液壓傳感器將電磁閥中的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電子信號。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于: 所述模擬支架包括上支撐面、氣囊和下支撐面； 所述下支撐面的一端有鉆孔，所述鉆孔在與鋼板橫截面平行的端面的中間，所述下支撐面的另一端封閉； 所述下支撐面上還有多個(gè)通孔，所述通孔在與下支撐面橫截面垂直的平面上，并且與所述鉆孔相通； 在所述通孔上面有氣囊，所述氣囊的上下端有口，所述口上安裝有金屬法蘭，所述金屬法蘭通過連接件將所述氣囊與上支撐面或下支撐面連接，而與下支撐面連接的金屬法蘭有與下支撐面的通孔相通的孔； 所述上支撐面和下支撐面與要模擬的實(shí)際采煤工作面液壓支架的材質(zhì)相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于:所述氣囊為多個(gè)，其數(shù)量以保證上支撐面受力均勻?yàn)闇?zhǔn)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于:所述氣囊等間距排列。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述采集箱能同時(shí)連接24個(gè)控制箱。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于采煤工作面液壓支架選型模擬設(shè)備，所述系統(tǒng)包括模擬支架，控制箱和采集箱；所述模擬支架通過膠管與控制箱相連，所述控制箱通過數(shù)據(jù)線和采集箱相連；所述控制箱用于控制模擬支架的自動(dòng)泄壓，并將所述模擬支架所承受的壓強(qiáng)以電子信號通過數(shù)據(jù)線反饋到采集箱中，所述采集箱利用電子信號計(jì)算出模擬支架的壓力值。本實(shí)用新型解決了目前實(shí)驗(yàn)室采用剛性傳感器模擬液壓支架不能實(shí)現(xiàn)煤壁片幫、支架被壓死的現(xiàn)象的弊端，實(shí)現(xiàn)了模擬支架過載保護(hù)與采煤現(xiàn)場液壓支架的工作狀況相似模擬，同時(shí)簡化實(shí)驗(yàn)過程中初撐工序，確定液壓支架的初撐力與額定工作阻力，能有效地幫助給液壓支架選型。
【IPC分類】E21D15/51
【公開號】CN204691795
【申請?zhí)枴緾N201520321792
【發(fā)明人】肖江, 楊浩, 張艷麗, 梅玉劍
【申請人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月18日