CN110646179B - 一种液压支架顶底板比压测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架试验装置，尤其涉及液压支架顶底板比压力学特性的测量装置，用于提高液压支架顶、底板比压测量的准确性和压架试验的效率。在现有液压支架加载试验台上增加了顶梁加载框和底座加载框，用以模拟顶、底板的弹性接触状态，并配置了加载框液压控制系统。在加载框内以对称阵列方式设置千斤顶，千斤顶活塞杆与柱帽铰接，保证与顶梁和底座的均压、有效初始接触。本发明可直观地测量顶、底板比压状态和顶梁与底座形变规律，计算出各点刚度特征，每个千斤顶可单独控制，用来模拟液压支架不同垫块加载状态。本发明显著提高了液压支架顶底板比压测量准确性和效率，为液压支架试验顶底板比压测量提供了一种新的方法和装置。

Description

一种液压支架顶底板比压测量装置

技术领域

本发明涉及液压支架试验装置，尤其涉及一种液压支架顶底板比压力学特性的测量装置。

背景技术

液压支架是煤矿综采工作面主要装备之一，用以控制顶、底板围岩，遮挡后部采空区冒落矸石，为采煤机和输送机提供安全、有效的作业空间，并推移刮板输送机。液压支架顶底板比压分布对于指导液压支架设计、确定合力作用位置、计算顶梁变形量和评价液压支架适应性具有重要意义。为模拟顶底板围岩特性，传统比压测量装置在顶梁上方和底座下方垫一层刨花板，根据压痕深度和样本对比来确定比压分布规律，测量精度差且无法直接反应顶梁位移信息；采用压力枕直接测量的方式由于压力枕变形量太小，顶梁和试验台接触面平整度等因素影响，无法保证均匀接触，数据异常波动大，无法真实反应出比压分布规律；现有试验装置无法直接检测顶梁位移情况，不能提前检验诸如薄煤层紧凑型配套工作面内的液压支架合理性。同时，现有加载试验时为模拟液压支架顶梁、底座和顶底板的不同接触状态，需要频繁人工更换刚性垫块，效率较低，且无法测量各受力点大小。因此亟需一种可以准确高效测量液压支架顶、底板比压特性的试验装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种液压支架顶底板比压测量装置，用以解决现有检测方法和装置数据准确性差且无法直接测量变形量的难题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压支架顶底板比压测量装置，包括顶梁加载框、底座加载框和加载框液压控制系统，顶梁加载框置于液压支架顶梁的上方，底座加载框置于液压支架底座的下方，与加载试验台共同构成液压支架顶底板比压测量系统。所述顶梁加载框和底座加载框由框架和内置的千斤顶组成，所述千斤顶在框架内呈对称阵列排布，千斤顶缸体与框架相接，活塞与柱帽铰接，柱帽与液压支架顶梁或底座直接接触。所述框架液压控制系统包括千斤顶、液控单向阀和电液换向阀，千斤顶无杆腔设置压力传感器，千斤顶活塞配置行程传感器。

本发明所述的加载框架内每个千斤顶单独装有液控单向阀，液控单向阀工作口与千斤顶无杆腔相连，控制口与有杆腔相连，电液换向阀工作口与各千斤顶配套的液控单向阀工作口相连，换向阀另一工作口与千斤顶有杆腔和液控单向阀控制口并联。

本发明的工作原理为：测量液压支架顶第板比压分布特性时，将顶梁加载框置于液压支架顶梁上方，底座加载框置于液压支架底座下方，以较小的初始供液压力给所有千斤顶加载，使得顶梁加载框内千斤顶与顶梁或底座表面保持均压接触，记录下千斤顶初始压力值和位移量；采用液压支架立柱供液内加载方式或者试验台外加载方式，达到试验设定值时，自动记录下顶梁加载框和底座加载框内的各千斤顶压力值和位移量，将各阵列点压力值拟合即构成压力分情况，位移值得变化量构成各点的变形情况，各千斤顶压力差与位移差为之比经换算可得各店刚度情况；通过拟合上述曲线，可快速直观的显示出顶底板的比压分布情况；试验结束后，控制系统有杆腔供压力液可使系统复位。将顶梁加载框和底座加载框内部分指定千斤顶升起到设定高度，可模拟不同垫块加载情况，可直接显示各接触点压力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）与液压支架试验台刚性平台直接接触相比，更真实的模拟了顶、底板的围岩弹性状态；（2）加载框内千斤顶受压时活塞行程大，柔性好，克服了压力枕因顶梁、底座平整度不够带来的测量误差，保持各点均匀一致接触，提高了测量数据质量；（3）可直接、直观地显示出比压分布特性和各受力点位移特性，预知顶梁工作时变形状态；（5）节省了压架试验时重复更换垫块的流程，提高了工作效率。

附图说明

图1是液压支架顶底板比压测量装置结构原理图。

图2是顶梁与顶梁加载框内千斤顶柱帽接触点阵列示意图。

图3是加载框液压控制系统原理图。

图中，1：液压支架顶梁；2：液压支架底座；3：液压支架立柱；4-顶梁加载框；5：千斤顶；5-1：缸体；5-2：活塞；5-3：柱帽；6：底座加载框；7：试验台上平台；8：试验台下平台；9:外加载油缸；10：液控单向阀；11：行程传感器；12：安全阀；13：压力表；14：电液换向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1，图2和图3所示，本发明一种液压支架顶底板比压测量装置，包括顶梁加载框4、底座加载框6和加载框液压控制系统，被试液压支架置于液压支架试验台内，共同组成液压支架顶底板比压测量系统。所述顶梁加载框4和底座加载框6内置千斤顶5，千斤顶5由外缸5-1、活塞5-2和柱帽5-3组成，顶梁加载框4置于试验台上平台7和液压支架顶梁1之间，柱帽5-3与液压支架顶梁接触，底座加载框置于试验台下平台8和液压支架底座2之间，活塞5-3与底座加载框接触。所述顶梁加载框4和底座加载框6内的千斤顶顶5呈对称阵列布置。

如图3所示，所述的千斤顶5配置行程传感器11，无杆腔连接压力传感器13，每根千斤顶由对应的电液换向阀14进行控制。所述电液换向阀14为先导型，进液口为P，回液口为T。所述的压力P压力值设定为较低值，仅需克服活塞运动阻力，保证对应的千斤顶的柱帽5-3与液压支架顶梁1或液压支架底座2接触即可。千斤顶5设置液控单向阀10锁住无杆腔的高压液，同时在无杆腔配置安全阀12。

当测量液压支架顶梁和液压支架底座比压时，首先将顶梁加载框4和底座加载框7内千斤顶的活塞5-3全部收回状态，然后将底座加载框4置于试验台下平台8上，把被试液压支架移到底座加载框6上，接着将顶梁加载框4置于液压支架顶梁上。准备完毕后，采用集中控制模式，同时启动电液换向阀14，将顶梁加载框4和底座加载框7内千斤顶5的活塞5-2伸出，直至柱帽5-3与液压支架顶梁4和液压支架底座7均压、紧密接触，全部处于承压状态，记录下初始位移值和压力值。外加载时，外加载油缸9带动试验台上平台7向下运动，给被试液压支架加载，达到额定值时，自动记录下每个千斤顶的压力传感器13和位移传感器11的值，拟合出各点的压力值记得到压力分布；内加载时，给液压支架立柱3通压力液进行升柱操作，达到额定值时执行与外加载相同程序。

模拟液压支架垫块加载试验时，按照上述顶底板比压测量程序，首先保证底座加载框7、顶梁加载框4与液压支架底座2和液压支架顶梁1的平稳接触，然后采用分布控制模式，分别启动设定的千斤顶5对应的电液换向阀14，将活塞5-2高度升至适当高度，然后在开始进行外加载或内加载压架试验。

特别地，当只进行液压支架顶梁和液压支架底座比压时，可采用集中控制液压回路连接模式，由一个电磁换向阀14成组控制顶梁和底座加载框内千斤顶，使部分千斤顶处于承压状态。

特别地，本发明也可仅采用顶梁加载框4或底座加载框6，单独进行液压支架顶梁1或液压支架底座2的比压测量试验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种液压支架顶底板比压测量装置，其特征在于：由顶梁加载框、底座加载框和加载框液压控制系统组成，与液压支架试验台和被试液压支架共同组成顶底板比压测量系统，所述的顶梁加载框和底座加载框内置呈对称陈列布置的千斤顶，千斤顶由外缸、活塞和柱帽构成，千斤顶缸体与顶梁加载框和底座加载框相连，柱帽与活塞铰接，柱帽与液压支架顶梁或液压支架底座直接接触，每个千斤顶连接液控单向阀，顶梁加载框和底座加载框内千斤顶可通过电液换向阀进行控制，可选择全部或部分千斤顶处于承压工作状态，千斤顶设有活塞行程传感器，无杆腔安装有压力传感器；测量液压支架顶底板比压分布特性时，将顶梁加载框置于液压支架顶梁上方，底座加载框置于液压支架底座下方，以较小的初始供液压力给所有千斤顶加载，使得顶梁加载框内千斤顶与顶梁表面保持均压接触，记录下千斤顶初始压力值和位移量；采用液压支架立柱供液内加载方式或者试验台外加载方式，达到试验设定值时，自动记录下顶梁加载框和底座加载框内的各千斤顶压力值和位移量，将各阵列点压力值拟合即构成压力分布情况，位移值的变化量构成各点的变形情况，各千斤顶压力差与位移差之比经换算可得各点刚度；通过拟合曲线，可快速直观的显示出顶底板的比压分布情况；将顶梁加载框和底座加载框内部分指定千斤顶升起到设定高度，模拟不同垫块加载情况，直接显示各接触点压力。

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