CN204238961U - 一种液压支架姿态控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液压支架姿态控制系统，属于煤矿设备领域，包括用于采集所述液压支架姿态数据的姿态数据采集器、用于调整所述液压支架的姿态的操纵阀以及控制终端，所述姿态数据采集器、所述操纵阀分别与所述控制终端连接，所述姿态数据采集器、所述操纵阀均设置于所述液压支架。本实用新型提供的液压支架姿态控制系统通过对液压支架的压力、位移、倾角工作姿态的数据进行采集，准确、实时地获取液压支架的姿态数据，并且反馈给控制终端，进而对液压支架的姿态进行调整，实现了自主地对液压支架姿态进行监控和预警，保证液压支架可靠、安全运行。

Description

一种液压支架姿态控制系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿设备领域，具体而言，涉及一种液压支架姿态控制系统。

背景技术

随着我国经济的蓬勃发展，对能源的消耗也逐年增加，煤炭的需求量也不断地攀升。如何高效、安全地采煤是一个不得不重视的问题。我国的煤矿普遍采取了综采装备远程监控系统，对液压支架系统进行直观的远程监控，从而及时地掌握液压支架工作状态以及液压支架的工作环境。利用远程监控系统对液压支架监控，可以对液压支架可能出现的问题进行预判。

但是，现有的监控系统仅限于使用视频来监控液压支架的基本工作状态，主要监控液压支架是否有损坏，无法对液压支架的姿态状况进行实行监控和预警，不能够根据液压支架的工作场景来调整其工作状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液压支架姿态控制系统，以实现对液压支架的工作姿态的监控与调整，提高调节精度。

本实用新型是这样实现的：

一种液压支架姿态控制系统，包括用于采集所述液压支架的姿态数据的姿态数据采集器、用于调整所述液压支架的姿态的操纵阀以及控制终端，所述姿态数据采集器、所述操纵阀分别与所述控制终端连接，所述姿态数据采集器、所述操纵阀均设置于所述液压支架。

进一步地，所述姿态数据采集器包括倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器中的至少一个。

进一步地，所述姿态数据采集器包括所述接近传感器，所述液压支架包括第一顶梁，所述接近传感器设置于所述第一顶梁。接近传感器可以实现非接触式的检测，将检测对象的运动和存在信息转换为可识别的电学信号。利用设置于第一顶梁的接近传感器，可以快速地检测出液压支架与煤矿中的综采平面的相对位置关系，从而通过控制终端对液压支架的姿态做出相应的调整。

进一步地，所述姿态数据采集器包括3个所述倾角传感器，所述液压支架包括四连杆、第一立柱和第二立柱，所述第一立柱与所述第二立柱之间设有第二顶梁，其中一个所述倾角传感器设置于所述第二顶梁，另外两个所述倾角传感器设置于所述四连杆。由于液压支架需要为采煤机提供一个合适的工作空间，所述以液压支架需要保持稳定的工作姿态，在抬头和低头的工作状态下，过大的仰角和俯角都会影响采煤机的正常工作。倾角传感器可以对液压支架的仰、俯角度进行测量。根据煤层分布的变化，倾角传感器确定液压支架的倾角的变化并通过控制终端做出相应的姿态的调整。

进一步地，所述姿态数据采集器包括所述红外传感器，所述液压支架包括底座和顶梁，所述底座与所述顶梁之间设有第一立柱，所述红外传感器设置于所述第一立柱邻近所述底座的一端。

进一步地，所述姿态数据采集器包括所述行程传感器，所述底座设置有推移千斤顶，所述行程传感器设置于所述推移千斤顶，所述推移千斤顶与所述操纵阀连接。利用推移千斤顶可以推动液压支架移动，行程传感器通过获取液压支架的移动信息，记录其运动轨迹，以便于液压支架下一步的运动。

进一步地，所述姿态数据采集器还包括所述压力传感器，所述液压支架还包括第二立柱，所述压力传感器设置于所述第二立柱邻近所述底座的一端。压力传感器获取液压支架的受力情况，从而确保液压支架在正常的压力范围内工作。

进一步地，所述姿态数据采集器包括倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器；所述液压支架包括底座、四连杆、第一顶梁、第一立柱以及第二立柱，所述第一立柱和所述第二立柱之间设置有第二顶梁，所述底座设置有推移千斤顶；

一个所述倾角传感器设置于所述第一立柱和所述第二立柱之间的所述第二顶梁，两个所述倾角传感器设置于所述四连杆，所述接近传感器设置于所述第一顶梁，所述红外传感器设置于所述第一立柱邻近所述底座的一端，所述压力传感器设置于所述第二立柱邻近所述底座的一端，所述行程传感器设置于所述推移千斤顶。姿态数据采集器包括倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器，从而可以实现对液压支架的全姿态的调控。同过各个传感器准确获取液压支架的多个工作状态数据，从而实现了对液压支架的精确定位。对液压支架进行全姿态监控能够使得采煤作业人员能够全面地了解液压支架的状况，从而能够将采煤过程中的风险降到最低，提高采煤的工作效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的液压支架姿态控制系统可以对液压支架的工作状态进行监控和预警。传感器获取到液压支架的姿态数据，控制终端根据收集到的姿态数据做出相应的指令并由操作阀对液压支架进行姿态调整。由于液压支架姿态控制系统能够通过姿态数据采集器自动、实时地采集液压支架的姿态数据，通过控制终端对液压支架的姿态实行修正和控制，实现了自动、高效、准确地对液压支架的姿态进行监控与调整。

附图说明

图1为本实用新型提供的液压支架姿态控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器的各组成部件在液压支架中的安装位置示意图；

图3为本实用新型实施例中涉及的液压支架的工作状态示意图。

附图标记说明

行程传感器101；压力传感器102；红外传感器103；

倾角传感器104；接近传感器105；第二顶梁106；

第一顶梁107；前梁108；护帮109；底座110；掩护梁111；

第二立柱112；第一立柱113。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

由于煤矿井下环境的复杂性，以及煤层的分布的不均，对安全地采煤造成很大的困难。在地下开采过程中，为了防止煤层顶板的掉落，保证工作人员的安全和生产的正常进行，需要对煤层顶板进行支撑。液压支架需要在采煤过程中运动，因此，当液压支架脱离煤层顶板后，煤层顶板容易掉落或者坍塌。合理限制液压支架的降架高度可以提高采煤的安全性。液压支架快速、稳定地移动可以减少液压支架到达指定地点的时间以及脱离煤层顶板的时间，从而降低煤层掉落的危险。

在实际的生产过程中，液压支架上方的顶煤的移动会影响到邻近液压支架上方顶煤的分布形态，从而会对邻近的液压支架产生巨大的影响。由于煤层流动方向的变化，液压支架的掩护梁111会受到侧向的作用力，进而产生侧向摆动、倾斜。随着综采工作面的不断前移，工作面的倾角发生变化，液压支架降架前移会失去支撑点而发生偏斜，从而造成液压支架工作姿态的变化，对液压支架的承压效果造成影响，甚至可能损坏液压支架，产生倒架的危险。

为了确保安全采煤，需要对液压支架进行监控，以便在危险发生之前对液压支架的姿态进行调整。现有的液压支架控制系统使用视频系统监控液压支架的基本工作状态，通过监控液压支架是否有破损或者倾斜来判断是否需要控制液压支架，由于现有的液压支架监控系统是通过视频监控来监控整个液压支架的基本工作状态，根据视频监控获取液压支架的姿态数据(通过分析其工作状态而得到)，无法获取到更为精确且全面的液压支架的姿态数据，因此控制终端(或人工手动控制)不能根据液压支架实际的姿态和承压状况来对其姿态进行调整，导致调整精度不高。

参阅图1，本实用新型提供的液压支架姿态控制系统，包括用于采集液压支架姿态数据的姿态数据采集器、用于调整液压支架的姿态的操纵阀以及控制终端，姿态数据采集器、操纵阀分别与控制终端连接，姿态数据采集器、操纵阀均设置于液压支架。姿态数据采集器与控制终端可以无线或有线连接，操纵阀与控制终端可以有线连接。控制终端可以是专用电脑或者PLC控制器。

本实用新型提供的液压支架姿态控制系统，利用设置于液压支架的姿态数据采集器对液压支架工作时的姿态数据进行实时采集，通过获得的姿态数据，控制终端控制操纵阀对液压支架的姿态进行纠正和调整。通过姿态数据采集器实时采集液压支架的姿态数据，提高了液压支架的姿态数据的真实性、准确度，进而使得控制终端根据液压支架的真实姿态数据对其姿态进行实时调整，提高调整精度，从而能够确保液压支架安全、正常地工作，有效地避免发生危险的几率。

参阅图2，液压支架设置有底座110，底座110是液压支架的主要承重部件。底座110设置推移千斤顶，操纵阀与推移千斤顶连接。当液压支架需要移动时，操纵阀控制推移千斤顶伸缩，从而推动液压支架移动，使液压支架能够在不同的工作平面内进行作业。液压支架是否移动到指定的工作面，是采煤工作能够正常进行的关键。本实施例提供的液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器包括有行程传感器101，将行程传感器101设置于推移千斤顶，通过行程传感器101采集液压支架的移动位移数据以确定液压支架是否移动到指定的工作位置，确保液压支架移动的精确移动。

液压支架还包括护帮109，护帮109设置于前梁108，护帮包括护帮板和护帮千斤顶，护帮千斤顶与操纵阀连接。护帮109能够有效地防止煤层片帮，避免煤层掉落造成液压支架的破坏或者伤害采煤工作人员。在采煤工作中，煤层的片帮和冒顶是同时存在的。当工作面发生片帮时，尤其是发生大面积的片帮时，液压支架与煤壁之间的距离加深，液压支架无法及时、有效地对裸露在外的煤层顶板进行支护，容易引起连锁反应造成煤层冒顶的情况的发生。大面积的片帮或者冒顶会造成液压支架的损坏，进而发生机械事故。

采煤机工作时会经过液压支架，此时，采煤机的移动容易造成片帮和煤层的掉落。采煤机运动过液压支架之后，综采平面与液压支架的距离增大，液压支架不能及时支护新暴露的顶板，使得矿山的压力重新分配，煤壁承受压力，容易发生煤壁片帮，这就容易伤害采煤工作人员。液压支架在综采工作面作业时，如果护帮板不能准确及时地收回，容易造成采煤机与液压支架之间的碰撞，从而破坏设备，产生安全事故。基于上述的原因，必须准确地判断液压支架的护帮板是否收回，以避免出现采煤机与液压支架碰撞的情况的发生。

液压支架中包括有第一顶梁107，液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器设置有接近传感器105，接近传感器105设置于第一顶梁107。本实用新型提供的液压支架姿态控制系统采用接近传感器105对液压支架的护帮板进行监控，准确获取护帮板是否正常收回的信息，以确保采煤机与液压支架能够不互相干扰地工作，从而确保采煤工作自动、有序地进行。

由于液压支架始终处于煤层的压力之下，整个液压支架的受力情况对其工作的稳定性起到巨大的影响。液压支架承受过大的压力容易造成液压支架的损坏，如果无法及时地发现液压支架的破损情况，这对采煤工作人员来说是巨大的安全隐患。液压支架设置有第一立柱113、第二立柱112以及顶梁，第一立柱113设置于顶梁和底座110之间。第一立柱113、第二立柱112控制液压支架的升起或者下降，在此过程中，第一立柱113、第二立柱112承受巨大的压力，当压力过大时容易造成第一立柱113、第二立柱112无法正常工作，使液压支架无法正常升起顶梁，进而无法对煤层顶板进行支护，这在采煤作业时是非常的危险。液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器设置有压力传感器102，压力传感器102设置于第二立柱112邻近底座110的一端。压力传感器102实时地检测第一立柱113、第二立柱112的受力状况从而能够根据实际的情况对第一立柱113、第二立柱112的伸缩进行调整，使得液压支架能够在安全的压力范围内工作。当第一立柱113、第二立柱112失压无法推动顶梁上升时，压力传感器102可以在第一时间侦测到这种情况，从而可以使工作人员在第一时间对液压支架进行维护。

参阅图3，液压支架对煤层起到支护作用，从而防止煤层顶板的掉落。一方面，当煤层顶板出现变形、破坏时液压支架的仰角过大，进而会造成对煤层顶板的破坏，使煤层大面积的滑落；另一方面，当煤层顶板的岩石滑落，使液压支架的顶梁发生失衡或进入采空区，液压支架低头作业，液压支架的俯角过大，使顶梁与煤层顶板的接触面接减小，丧失支护作用。利用倾角传感器104对液压支架的仰俯角进行监控，确保液压支架的正常支护作用。倾角传感器104应安装在液压支架相对平整的表面，以避免影响液压支架的正常抬头或者低头。本实施例中，液压支架中设置有四连杆，第一立柱113、第二立柱112之间设置有第二顶梁106。液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器设置有3个倾角传感器104，三个倾角传感器104中的一个设置于第二顶梁106，另外两个倾角传感器104设置于四连杆。通过3个倾角传感器104获取液压支架的倾斜角度值，以掌握液压支架的顶梁和四连杆的真实运动状况，并且将采集到的角度信息反馈给控制终端，确保液压支架与工作平面的角度在正常的工作范围内。

姿态数据采集器还包括红外传感器103，红外传感器103设置于第一立柱113邻近底座110的一端。利用红外传感器103，采煤机能够判断自身所处液压支架的具体位置，液压支架设置红外传感器103以辅助采煤机的移动，使液压支架能够与采煤机之间相互配合完成采煤操作。

较佳的，本实施例提供的液压支架姿态控制系统中的姿态数据采集器同时包括倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器，针对不同的应用需求，可以根据实际生产的需求选取其中一种或多种，也可以对每种传感器的数量进行调整，对于此，本实用新型不做具体限定。

本实施例提供的液压支架姿态控制系统，相比于现有的视频监控系统，通过姿态数据采集器可以实时准确地采集液压支架的姿态数据，也可以采集更为全面的姿态数据，控制终端根据液压支架的实时姿态数据控制操纵阀对液压支架的姿态进行精细调整，提高了姿态调整精度，确保液压支架安全、可靠工作；避免了通过视频监控导致的姿态误判进而导致的调节量偏差较大，引发安全事故的问题。

需要说明的是，控制终端根据实时采集的液压支架的姿态数据得出调节量，控制操纵阀对液压支架进行调节。控制终端得出调节量的过程不涉及复杂运算方法，例如采集到顶梁的倾斜角度为10°，则控制终端的调节量为10°。即本实用新型提供的控制系统未对方法作出任何改进，本实用新型提供的控制系统提供姿态数据采集器实时采集液压支架的真实姿态数据，再通过控制终端控制操纵阀对液压支架进行调节，以提高液压支架的调节精度，使其安全、可靠运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液压支架姿态控制系统，其特征在于，包括用于采集所述液压支架的姿态数据的姿态数据采集器、用于调整所述液压支架的姿态的操纵阀以及控制终端，所述姿态数据采集器、所述操纵阀分别与所述控制终端连接，所述姿态数据采集器、所述操纵阀均设置于所述液压支架。

2.根据权利要求1所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括所述接近传感器，所述液压支架包括第一顶梁，所述接近传感器设置于所述第一顶梁。

4.根据权利要求2所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括3个所述倾角传感器，所述液压支架包括四连杆、第一立柱和第二立柱，所述第一立柱与所述第二立柱之间设有第二顶梁，其中一个所述倾角传感器设置于所述第二顶梁，另外两个所述倾角传感器设置于所述四连杆。

5.根据权利要求2所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括所述红外传感器，所述液压支架包括底座和顶梁，所述底座与所述顶梁之间设有第一立柱，所述红外传感器设置于所述第一立柱邻近所述底座的一端。

6.根据权利要求5所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括所述行程传感器，所述底座设置有推移千斤顶，所述行程传感器设置于所述推移千斤顶，所述推移千斤顶与所述操纵阀连接。

7.根据权利要求6所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器还包括所述压力传感器，所述液压支架还包括第二立柱，所述压力传感器设置于所述第二立柱邻近所述底座的一端。

8.根据权利要求2所述的液压支架姿态控制系统，其特征在于，所述姿态数据采集器包括3个倾角传感器、接近传感器、红外传感器、压力传感器以及行程传感器；所述液压支架包括底座、四连杆、第一顶梁、第一立柱以及第二立柱，所述第一立柱和所述第二立柱之间设置有第二顶梁，所述底座设置有推移千斤顶；

其中一个所述倾角传感器设置于所述第一立柱和所述第二立柱之间的所述第二顶梁，另外两个所述倾角传感器设置于所述四连杆，所述接近传感器设置于所述第一顶梁，所述红外传感器设置于所述第一立柱邻近所述底座的一端，所述压力传感器设置于所述第二立柱邻近所述底座的一端，所述行程传感器设置于所述推移千斤顶。