CN109632232B - 一种立柱阀卸载冲击试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种立柱阀卸载冲击试验装置，其立柱框架内设置有立柱，立柱内滑动设置有立柱活塞杆，立柱活塞杆底部与立柱底部之间形成活塞腔；立柱活塞杆顶部与冲击缸活塞杆端部连接，冲击缸活塞杆设置在冲击缸内，且冲击缸设置在立柱框架顶部，冲击缸活塞杆与立柱框架顶壁之间滑动连接；位于冲击缸的外部设置有蓄能机构；立柱底部的活塞腔经管路与设置在立柱框架外部的立柱单向阀一端连接，立柱单向阀另一端经液控机构与设置有乳化液泵源的高压液体存储池连接。本发明具有能量释放梯度可控、能量持续时间可控等特点，适用于不同结构型式的立柱液控单向阀卸载冲击动态性能试验。

Description

一种立柱阀卸载冲击试验装置
技术领域
本发明涉及一种液控单向阀卸荷冲击性能测试领域，特别是关于一种立柱阀卸载冲击试验装置。
背景技术
由于特殊的、复杂的地质条件，给采煤工作面带来许多不确定的安全因素，像垂直外力、水平外力以及侧向力，导致支架产生较大变形量，因此立柱卸载不仅要排除液体本身的压缩，同时要消除支架和顶板的变形(尤其是支架的变形)，这需要排出大量高压液体，大量高压液体通过单向阀，在极短时间内爆发性的能量释放，必然引起***剧烈的冲击、振动。
根据国标GB25974.3及EN1804.3中液控单向阀卸载冲击的试验方法，将缸径为φ280的立柱放在刚性框架内，进行加载至公称压力，然后给单向阀的控制口和立柱上腔供液，卸掉高压腔内的液体，在卸载过程中伴随压力的波动。这个试验***模型是刚性的，固定立柱的框架基本没有变形，立柱增压需要的液体量等于立柱下腔液体的压缩量，吸收能量少。卸载时只要释放出产生压缩量的液体，立柱下腔压力消除，随后的降柱动作中单向阀进入低压工作状态，通过对型式试验的卸载冲击项目不合格率进行统计分析，发现很少有不合格现象，只有国外单向阀产品的冲击压力较高，均小于115％的公称压力。单向阀经过5000次的耐久型式试验后，实际同一批单向阀在煤矿井下仅使用几百次，关键原因在于标准中的试验环境与实际工况有一定差距；通过实验室内与煤矿井下的卸载冲击压力曲线对比，实际工况下液压支架卸荷初期存在巨大能量，导致液压***激烈震荡，直接影响单向阀、安全阀等液压元件的使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种立柱阀卸载冲击试验装置，其通过蓄能冲击机构、流量调速机构以及节流装置，实现在不同能量释放梯度工况下对单向阀卸荷冲击压力性能测试，为煤矿行业单向阀标准的制修订供数据支撑。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种立柱阀卸载冲击试验装置，其包括立柱框架、立柱、立柱活塞杆、冲击缸活塞杆、冲击缸、立柱单向阀、液控机构和蓄能机构；所述立柱框架内设置有所述立柱，所述立柱内滑动设置有所述立柱活塞杆，所述立柱活塞杆底部与所述立柱底部之间形成活塞腔；所述立柱活塞杆顶部与所述冲击缸活塞杆端部连接，所述冲击缸活塞杆设置在所述冲击缸内，且所述冲击缸设置在所述立柱框架顶部，所述冲击缸活塞杆与所述立柱框架顶壁之间滑动连接；位于所述冲击缸的外部设置有所述蓄能机构；所述立柱底部的活塞腔经管路与设置在所述立柱框架外部的所述立柱单向阀一端连接，所述立柱单向阀另一端经所述液控机构与设置有乳化液泵源的高压液体存储池连接。
进一步，所述立柱底部一侧设置有进液口，该进液口与所述立柱单向阀连接。
进一步，所述蓄能机构包括流量调速控制机构和蓄能器；所述流量调速控制机构与所述蓄能器连接，由所述流量调速控制机构调节所述蓄能器的能量释放梯度；所述流量调速控制机构对称设置在所述冲击缸的缸壁外侧。
进一步，所述蓄能器设置在地基上。
进一步，所述液控机构包括节流装置和电磁换向阀；所述立柱单向阀出液口处与所述节流装置一端连接，所述节流装置另一端与所述电磁换向阀连接，所述电磁换向阀与带有乳化液泵源的高压液体存储池连接。
进一步，所述节流装置包括节流阀和单向阀；所述节流阀与所述单向阀一端连接，所述单向阀另一端与所述立柱单向阀和电磁换向阀连接。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明解决了液压支架立柱液控单向阀卸载冲击性能试验中能量释放时间短、持续释放能量少的问题。2、本发明增加冲击缸，通过蓄能冲击机构、流量调速机构以及节流装置对立柱活塞杆施加压力，模拟支架单向阀卸荷时，支架顶板压力、支架变形对不同流量、不同压力的单向阀冲击压力影响。可以满足不同流量、不同压力的液控单向阀在不同支架形变储能释放工况下的卸载冲击动态特性要求。综上，本发明适用于不同结构型式的立柱液控单向阀卸载冲击动态性能试验。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种立柱阀卸载冲击试验装置，该装置能量释放梯度可控、能量释放持续时间可控。本发明包括立柱框架1、立柱2、立柱活塞杆3、冲击缸活塞杆4、冲击缸5、立柱单向阀6、液控机构和蓄能机构。
立柱框架1用于模拟煤层顶板，位于立柱框架1内设置有立柱2，立柱2内滑动设置有立柱活塞杆3，立柱活塞杆3底部与立柱2底部之间形成活塞腔。立柱活塞杆3顶部与冲击缸活塞杆4端部连接，以模拟单向阀卸载冲击时，顶板压力和支架变形对单向阀产生的影响；冲击缸活塞杆4设置在冲击缸5内，且冲击缸5设置在立柱框架1顶部，冲击缸活塞杆4与立柱框架1顶壁之间滑动连接，由冲击缸5、立柱框架1顶壁和冲击缸活塞杆4构成活塞结构。位于冲击缸5的外部设置有蓄能机构。立柱2底部活塞腔一侧设置有进液口21，该进液口21经管路与设置在立柱框架1外部的立柱单向阀6一端连接，立柱单向阀6另一端经液控机构与设置有乳化液泵源的高压液体存储池连接。
使用时，乳化液泵源产生的高压液体，通过液控机构和进液口21进入立柱2的活塞腔内，使立柱活塞杆3向上运动，进而推动冲击缸活塞杆4向上运动，达到立柱单向阀6的公称压力后，为蓄能机构储存能量。根据预先确定的能量释放梯度，实时调整液控机构和蓄能机构的开口量；开启蓄能机构后，进行卸载冲击性能试验时，根据确定的能量释放梯度和能量持续释放时间，蓄能机构储存的能量作用到冲击缸5的活塞腔，进而模拟支架顶梁和顶板形变的释放；冲击缸活塞杆4推动立柱活塞杆3向下运动，释放的能量通过冲击缸活塞杆4作用在立柱活塞杆3上，模拟煤层顶板和支架顶梁变形向下的能量；向立柱单向阀6控制腔供液，打开立柱单向阀6，大量高压液体持续通过立柱单向阀6，满足释放能量后，停止能量释放，立柱单向阀6进入缓慢释放阶段，测试卸荷过程中的压力变化特征，完成冲击试验，并可通过现有测试***记录并分析立柱单向阀6在整个卸荷过程中的冲击压力变化规律和能量释放梯度的变化规律。
上述实施例中，蓄能机构包括流量调速控制机构7和蓄能器8。流量调速控制机构7与蓄能器8连接，由流量调速控制机构7调节蓄能器8的能量释放梯度；且流量调速控制机构7对称设置在冲击缸5的缸壁外侧，以保证冲击缸活塞杆4在滑行过程中受力均匀。其中，蓄能器8放置在地基上，用于为试验提供动力源，模拟支架形变储能。
上述各实施例中，液控机构包括节流装置9和电磁换向阀10。立柱单向阀6出液口处与节流装置9一端连接，节流装置9另一端与电磁换向阀10连接，电磁换向阀10与带有乳化液泵源的高压液体存储池连接。
在一个优选的实施例中，节流装置9用于精确调整能量释放梯度，其包括节流阀91和单向阀92。节流阀91与单向阀92一端连接，单向阀92另一端与立柱单向阀6和电磁换向阀10连接。
使用时，当立柱单向阀6达到公称压力后，根据确定的能量释放梯度，调整蓄能器8的容积、充气压力和充液压力，实时调整流量调速机构6和节流装置9的开口量，以控制立柱单向阀6卸荷梯度，模拟煤矿井下单向阀卸荷时的支架形变释放速度。
综上，可以根据GB25974.3和EN1804单向阀卸载冲击的试验，分析煤矿井下液压支架卸载时的实际工况，找出与实验室试验环境的差异，针对不同流量、不同压力的液控单向阀，在同一工作阻力的不同支架进行大量卸载冲击试验，找出支架形变的释放规律、卸载冲击压力的变化规律以及二者之间的对应关系。
本发明通过增加冲击缸5，对立柱活塞杆3施加压力，模拟支架单向阀卸荷时，支架顶板压力、支架变形对单向阀冲击压力影响；通过对蓄能器8出口处开口量以及立柱单向阀6出液口处节流装置9的开口量综合调整，控制立柱单向阀6卸荷梯度，模拟煤矿井下单向阀卸荷时的支架形变释放速度；另外通过不同蓄能器容积、不同蓄能器充气压力、不同充液压力的多种组合方式，模拟液压支架卸荷时不同实际工况，可以满足不同流量、不同压力立柱单向阀6的测试需求。
本发明通过流量调速控制机构7和节流装置9的综合调整，即对蓄能器8出口处开口量以及立柱单向阀6出液口处节流装置9的开口量综合调整，控制立柱单向阀6卸荷梯度，模拟煤矿井下单向阀卸荷时的支架形变释放速度。
本发明通过增加冲击缸5，模拟立柱单向阀6卸载冲击时，可以获得顶板压力和支架变形对立柱单向阀6产生的影响。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种立柱阀卸载冲击试验装置，其特征在于：包括立柱框架、立柱、立柱活塞杆、冲击缸活塞杆、冲击缸、立柱单向阀、液控机构和蓄能机构；
所述立柱框架内设置有所述立柱，所述立柱内滑动设置有所述立柱活塞杆，所述立柱活塞杆底部与所述立柱底部之间形成活塞腔；所述立柱活塞杆顶部与所述冲击缸活塞杆端部连接，所述冲击缸活塞杆设置在所述冲击缸内，且所述冲击缸设置在所述立柱框架顶部，所述冲击缸活塞杆与所述立柱框架顶壁之间滑动连接；位于所述冲击缸的外部设置有所述蓄能机构；所述立柱底部的活塞腔经管路与设置在所述立柱框架外部的所述立柱单向阀一端连接，所述立柱单向阀另一端经所述液控机构与设置有乳化液泵源的高压液体存储池连接；
所述蓄能机构包括流量调速控制机构和蓄能器；所述流量调速控制机构与所述蓄能器连接，由所述流量调速控制机构调节所述蓄能器的能量释放梯度；所述流量调速控制机构对称设置在所述冲击缸的缸壁外侧；
所述液控机构包括节流装置和电磁换向阀；所述立柱单向阀出液口处与所述节流装置一端连接，所述节流装置另一端与所述电磁换向阀连接，所述电磁换向阀与带有乳化液泵源的高压液体存储池连接；
所述节流装置包括节流阀和单向阀；所述节流阀与所述单向阀一端连接，所述单向阀另一端与所述立柱单向阀和电磁换向阀连接。
2.如权利要求1所述试验装置，其特征在于：所述立柱底部一侧设置有进液口，该进液口与所述立柱单向阀连接。
3.如权利要求1所述试验装置，其特征在于：所述蓄能器设置在地基上。
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